Ohne Raketen oder Explosionen ins All?

Ebene

Könnte ein sehr schnelles Flugzeug genügend Geschwindigkeit aufbauen, um der Schwerkraft gut zu entkommen? Ist es überhaupt möglich, solche Geschwindigkeiten ohne den Einsatz von Raketen / Düsentriebwerken oder Explosionen zu erreichen?

Die schnellsten Flugzeuge verwenden Strahltriebwerke (oder für einige Versuchsflugzeuge Raketentriebwerke). Sie nehmen also ausdrücklich die schnellsten Flugzeuge aus.

Ein Propellerflugzeug wird nicht in der Lage sein, den Weltraum zu erreichen, weil es funktioniert, indem es das Flugzeug nach vorne gegen die Luft zieht. Keine Luft und der Propeller tut nichts. Das ist auch ein Problem mit einem Düsentriebwerk, aber Sie haben sie trotzdem ausgenommen.

Ein Flugzeug ist auch auf Bernoulli-Kräfte angewiesen, um es zu halten. Auch diese arbeiten, indem sie die Atmosphäre manipulieren. Keine Atmosphäre und das Flugzeug hätte nichts, was es gegen die Schwerkraft drücken könnte.

Ich denke, wir können mit Sicherheit sagen, dass ein Flugzeug nicht funktionieren würde.

Railgun

Es gibt eine Technologie namens Hyperloop , die Menschen vorschlagen, um zwischen erdgebundenen Orten zu reisen. Es ist im Grunde ein Tunnel, durch den ein Fahrzeug durch Magnetismus beschleunigt wird. Die Fluchtgeschwindigkeit an der Erdoberfläche beträgt grundsätzlich 11 km/s. Bei einer Beschleunigung von 10 m/s würde es also etwa 1100 Sekunden dauern, um auf diese Geschwindigkeit zu beschleunigen. Das ist eine Strecke von 600 km.

Eine kleine Anwendung der pythagoräischen Theorie und anderer Geometrie und wir finden heraus, dass dies etwa 8 km tief wäre.

Einen stabilen (nicht einstürzenden) Tunnel zu bauen, der bis zu 8 km tief unter der Oberfläche verläuft, übertrifft alles, was wir jemals getan haben. Der Kanaltunnel hingegen liegt nur einen Viertelkilometer unter dem Meeresspiegel und ist weniger als 40 km lang. Der längste Tunnel der Welt ist das Delaware Aquädukt mit 137 km. Der tiefste Tunnel der Welt ist der Gotthard-Basistunnel mit 2,3 km (aber in den Bergen).

Davon sind wir aber nicht weit entfernt. Vielleicht könnten wir es in ein oder zwei Jahrhunderten tun. Vielleicht sogar früher, wenn es wichtig genug wäre.

Der Magnetschwebebahn-Teil ist bei diesen Geschwindigkeiten ebenfalls ungetestet. Es scheint machbar, bereit zu sein, wenn der Tunnelbau ist.

Dies ist im Grunde eine Railgun. Wenn Sie es unter die Erde legen, kann es gerade sein, sodass Sie die zusätzliche Beschleunigung einer Kurve nicht benötigen.

Alternativen im Weltraum

Sobald sie im Weltraum sind, könnten sie einen Weltraumaufzug bauen . Das erfordert die Schaffung einer Verbindung, die stark genug ist. Das ist eine andere Sache, die wir jetzt nicht tun können, aber vielleicht in ein oder zwei Jahrhunderten tun können. Aber Sie müssen wirklich im Weltraum sein, um den Weltraumaufzug zu bauen. Sie lassen die Leine auf die Oberfläche fallen. Es ist nicht etwas, das Sie von Grund auf aufbauen. Sie brauchen also zuerst die Startfähigkeit.

Mit Sonnensegeln kann man sich im Weltraum bewegen , aber das würde Sie nicht in den Weltraum bringen.

Elektrisch betriebener Raumschiffantrieb

Wenn Ihnen das alles nicht zusagt, gibt es elektrisch betriebene Antriebsformen für Raumfahrzeuge , die Ihren Anforderungen entsprechen könnten.

Es ist schwer genug, selbst mit Raketen von diesem Dreckballen herunterzukommen.

Der Weltraum ist nicht zu schwer, wenn Sie einfach das Erreichen einer bestimmten Höhe meinen. Aber im Weltraum zu bleiben, erfordert Umlaufgeschwindigkeit.

Das Erreichen der Umlaufgeschwindigkeit ist viel schwieriger, da die meiste Energie benötigt wird, um Ihr Fahrzeug zu beschleunigen, und nur ein kleiner Bruchteil, um es gegen die Schwerkraft anzuheben.

Sobald Sie Weltraumhöhen erreicht haben, können Sie ohne Raketen oder das Äquivalent in Form einer Explosion nicht beschleunigen, da das Newtonsche Gesetz erfordert, dass Sie große Massenmengen mit hoher Geschwindigkeit ausstoßen, um nicht auf die Erde zurückzufallen – wir haben keine praktischen Alternativen zu Raketen oder Explosionen, um das zu erreichen.

Sie müssen also beschleunigen, während Sie sich in der Atmosphäre befinden. Dies ist ein großes Problem, da Ihr Fahrzeug bei den erforderlichen Geschwindigkeiten verbrennt (genau wie beim Wiedereinstieg).

Da Sie noch mehr Geschwindigkeit benötigen, ist das Erwärmungsproblem noch schlimmer.

Besuchen Sie Non-Rocket Spacelaunch für einen Katalog vorgeschlagener Technologien. Sie sind alle High-Tech im Vergleich zum Raketenstart. Sind einige von ihnen machbar, ja – schwer zu wissen, bis sie funktionieren. Aber viele von ihnen gehen davon aus, dass Raketen für zusätzliche Geschwindigkeit verantwortlich sind.

Wenn Sie mit dem Weltraumfahrstuhl in eine geosynchrone Umlaufbahn fahren könnten, haben Sie jetzt die Möglichkeit, die zusätzlich benötigte Geschwindigkeit über eine Nachricht mit niedrigem Schub hinzuzufügen, was Sonnensegel, Ionenantriebe usw. sein könnten, die als akzeptabel angesehen werden könnten. Und Sie wollen sicherlich eine Möglichkeit, im Weltraum zu manövrieren.

Der Bau des Weltraumaufzugs erfordert einen groß angelegten Zugang zum Weltraum sowie erhebliche Fortschritte bei der Herstellung von Kohlenstoff-Nanoröhren.

Ich wollte sagen, dass Strahlkraft funktionieren würde, aber um tatsächlich Orbital- oder Fluchtgeschwindigkeiten zu erreichen, müssten Sie das Laserzielen usw. erheblich verbessern, um das Problem der thermischen Blüte oder hier zu lösen . Andernfalls verlieren Sie den größten Teil der Laserenergie unterwegs, und ein Teil davon, der das Ziel verfehlt, verbrennt Ihr Fahrzeug.

Strahlkraft ist eine Option. Verwenden Sie einen sehr starken bodengestützten Laser (wahrscheinlich mindestens zehn Gigawatt für einen mittelgroßen Start), um die Reaktionskammer Ihres Fahrzeugs zu verfolgen. Zu Beginn des Aufstiegs können Sie Lufteinlässe verwenden, damit Ihr Treibmittel (das der Strahl erwärmt) Luft sein kann, und später wechseln Sie zu internem Treibmittel. Dies erfordert keine Stromquelle am Fahrzeug selbst und kann möglicherweise eine viel bessere Leistung als chemische Raketen haben.

Ein schönes Video, das das Konzept mit kleinen Modellen veranschaulicht: https://www.youtube.com/watch?v=XhUasBcoj-Q

Was schwieriger zu rechtfertigen ist, ist, warum es so viel schwieriger wäre, die Umlaufbahn zu erreichen, wenn Ihr Planet erdähnlich ist. Das Offensichtlichste wäre, dass der Planet größer war, aber das ist sowieso nicht Teil der Frage, und Strahlkraft ist trotzdem eine gute Wahl.

Normalerweise würde ich einen Weltraumaufzug vorschlagen, wie er in „The Fountains of Paradise“ von Arthur C. Clarke zu sehen ist, aber der muss normalerweise teilweise aus dem Weltraum gebaut werden.

Ich erinnere mich nicht an das genaue Buch (vielleicht ein Buch von Jules Verne?), Aber ich habe ein anderes Buch gelesen, das die Verwendung einer mehrstufigen Kanone vorschlug. Ich glaube, es war in den frühen 1900er Jahren. Was sie taten, war, ein (möglicherweise) kilometerlanges Kanonenrohr herzustellen, das mit Treibmittel gefüllte Abzweigungen hatte, die alle zeitlich abgestimmt waren, um loszugehen, wenn die Ladung an jedem Zweig vorbeifuhr.

Jeder Zweig war in einem Winkel angeordnet, der dazu diente, die Last direkt zu schieben, anstatt nur expandierende Gase zu erzeugen.

Diese Ladung hatte Menschen (und ich glaube Hunde) darin. Ich kann mich nicht erinnern, dass es etwas anderes als Handbewegungen über "Polsterung" gab, die zum Schutz der Lebewesen in der Ladung verwendet wurde.

Dies könnte zumindest Material in den Weltraum bringen und vielleicht Roboter, um die Materialien zu verwenden.

Möglicherweise können Sie den Weltraumlift verwenden, um eine Ladung in den Weltraum zu schleudern. Ich glaube, ich habe auch ein Buch mit dieser Methode gelesen.

Wie in den Kommentaren erwähnt, wären Railguns auch eine gute Option.

Sowohl der partielle Weltraumaufzug als auch die Railgun könnten (möglicherweise) langsam genug beschleunigt werden, damit sich Menschen in der Nutzlast befinden.

Atomkraft.

Selbst wenn chemische Raketen nicht stark genug sind, könnten Atomraketen es immer noch sein. Im Gegensatz zum atombombenbetriebenen Orion erfordert die nukleare Thermik keine chemischen Explosionen, um zu starten.

Es ist teuer, und wenn etwas schief geht, wird es noch teurer, es zu reinigen, aber wenn es gut läuft, könnte es mit unserer aktuellen Technologie ein besserer Heber sein als chemische Raketen und scheint mehr Raum zu haben, um besser zu werden.

Eine ausreichend entwickelte große Gesellschaft wird zuerst ihre primitiveren Methoden anwenden, um die Fähigkeit zu etablieren, alles, was sie benötigt, außerhalb des Gravitationsfeldes eines Planeten zu bauen. Man müsste sich vorstellen, kleine Massenobjekte und dergleichen abzubauen. Es macht einfach keinen Sinn, ständig großen Gravitationskräften entgegenwirken zu müssen, da es kein kostenloses Energie-Mittagessen gibt, an dem man sich erfreuen kann, und die Biosphäre ziemlich zerbrechlich ist.