Was sind die größten Herausforderungen für Rail-Gun-Startsysteme in großer Höhe?

Verwenden Sie eine Magnetschwebebahn-Schienenkanone für die anfängliche Beschleunigung - in einem neuen, hyperbolischen Tunnel, der nach Osten ausgerichtet ist - dieser führt von der eingegrabenen - unterirdischen - Spur zum Gipfel des Mt. Chimborazo in Equadors - (eine Bergspitze, die sowohl 6 km hoch als auch dem Äquator am nächsten liegt / daher die kürzeste Entfernung to Space),
das Fahrzeug mit Hypergeschwindigkeit durch die höhere Atmosphäre verlässt. Keine Struktur erforderlich, der Tunnel ist von Felsen umgeben. Einfach gesagt, sieben Gründe, warum ich das für machbar halte:

  1. Ort: Anwendung von max. Erdrotation, um sowohl Vektorkräfte als auch Geschwindigkeit zu unterstützen, um das Fahrzeug in die Umlaufbahn zu transportieren

  2. Der Start in der Nähe des Äquators bietet eine Atmosphäre, die dem Weltraum am nächsten ist. (2 km näher am Weltraum als am Everest)

  3. Atmosphärische Dichtefreigabe: niedrigste Atmosphärendichte, durch die beschleunigt werden kann.

  4. wesentlich geringerer Energieverbrauch: Die „Tyrannei des Raketenantriebs“ ist das Treibstoffgewicht und der Verbrauch. Dies eliminiert über 75% der normalerweise aufgewendeten Standard-Raketenantriebsenergie. (@ 61 km Höhe Saturn V hat über 80% seines Gewichts verbraucht, 2 Millionen kg Treibstoffladung bei langsamer Geschwindigkeit, 2,3 km/s)
  5. Mit einem Railgun-Tunnelinneren in der Nähe von Vakuum - und einer Hochgeschwindigkeits-Bergspitzenöffnung für den Fahrzeugausstieg (und Bulls großen Kanonenkalkulationen über orbitale Projektilgeschwindigkeit bei 7,2 km / s) werden effizient mit minimalem Raketenenergieantrieb erreicht. herkömmliche, handelsübliche Technologieanwendungen
  6. Realistische, kontrollierte Railgun-Beschleunigung über 4 km im Tunnel – und eine nahezu unbegrenzte erdgebundene Energieversorgung.
  7. Tunnelbohrmaschinen, magnetische Railgun, Raumtransporter mit großer Masse und großem Volumen.

Was sind die größten technologischen Hindernisse, die für ein solches Startsystem erforderlich sind?

Lassen Sie mich das klarstellen. Beschleunigung auf 26.800 km/h über eine Distanz von 2,5 Meilen (über 650 g) und dann in die (zugegebenermaßen weniger dichte) Atmosphäre? Das ist für speziell entworfene Projektile nicht unmöglich, aber die strukturellen und thermischen Einschränkungen würden es mit jeder Art von „großem“ Transportfahrzeug völlig unmöglich machen. Eine Idee für Rail-Gun-unterstützte Starts ist die Verwendung einer atmosphärischen Stufe mit Scram-Jet-Antrieb, die von der Rail-Gun mit Überschallgeschwindigkeit gestartet wird und die Sonde in großer Höhe und mit hoher Geschwindigkeit abgibt.
en.wikipedia.org/wiki/Project_HARP - Schauen Sie sich das an, vielleicht gefällt Ihnen diese Lektüre.
Werfen Sie einen Blick auf die Höhen, in denen aktuelle Raketen Max-Q erreichen. Die Atmosphäre, selbst hoch oben, verursacht bei hohen Geschwindigkeiten viel Luftwiderstand. Der Luftwiderstand ist ungefähr proportional zur Geschwindigkeit ^2
Sie erwähnen, dass der Berg 6 km hoch ist, aber in Ihrem Punkt 4 sagen Sie, dass Saturn V 80% seines Gewichts in 61 km Höhe verbraucht hat. Das scheint eine nicht hilfreiche Statistik zu sein, es sei denn, die 61 km sind ein Tippfehler.
Sie sagen „es wird von einer nahezu unbegrenzten Energieversorgung ausgegangen“ und fragen dann „was sind die größten technischen Probleme?“ Aber Sie haben gerade gesagt, dass Sie davon ausgehen , dass der schwierigste Teil – die Bereitstellung der Millionen Ampere an Strom, die erforderlich sind, um eine Railgun über die „Tischplattengröße“ hinaus zu skalieren – gelöst wurde. Dieses Problem wurde nicht gelöst; Wir haben keine Materialien, die den erforderlichen Dauerströmen standhalten.
Denken Sie daran, dass das Problem nicht die elektrische Energie an sich ist; Sie haben recht, dass wir genug Strom zur Verfügung haben. Das Problem besteht darin, diese elektrische Energie so zu konzentrieren , dass sich eine enorme Menge davon extrem schnell durch einen extrem kleinen Raum bewegt. Es ist vergleichbar mit dem Entwerfen eines Hydrauliksystems und der Aussage „Wir haben viel Wasser“. Sicher, wir haben einen Wasserozean, aber wir können seinen Druck oder Fluss in einem engen Rohr angesichts unserer derzeit verfügbaren Materialien nicht beliebig erhöhen.
Der Mt. Chimborazo ist zwar 2 km weiter vom Erdmittelpunkt entfernt als der Mt. Everest, aber das bedeutet nicht, dass er dem Weltraum 2 km näher ist. Die Atmosphäre ist abgeflacht, genau wie die Erde – ihre Dicke am Äquator ist ungefähr gleich groß wie ihre Dicke über Nepal.
Mit wiederverwendbaren ersten Stufen (und bald vollständiger Wiederverwendung) sind diese Art alternativer Startkonzepte zunehmend sinnlos, ebenso wie beim Weltraumaufzug. Kraftstoff ist billig.
@TonyK: Ich stimme Ihrem Kommentar zu, aber ... Ein Start vom Mt. Everest in die Umlaufbahn würde über den Äquator fliegen. In gewisser Weise könnte ein Start vom Mt. Chimborazo also immer noch als "dem Weltraum am nächsten" betrachtet werden.
Warum in aller Welt würden Sie Hunderte von Milliarden bis möglicherweise Billionen ausgeben, um eines davon zu bauen, anstatt einen relativ kleinen Hungerbetrag in wiederverwendbare Raketentechnologie zu investieren? Im besten Fall könnte ein Rail-Gun-System eine extrem begrenzte Nutzlast in eine bestimmte Umlaufbahn bringen und es würde Sie trotzdem eine Menge Geld kosten. Diese Dinger gehören auf den Mond, wo sie leicht kleine Objekte in eine Rückflugbahn der Erde injizieren könnten, und sie sind auf jedem Planeten mit einer dichten Atmosphäre völlig unbrauchbar.
@eps hat es auf den Punkt gebracht. Systeme wie Railguns wurden entwickelt, um die Kosten von Weltraumstarts zu senken, wenn sie mehrere zehn Millionen pro Tonne Nutzlast kosten. Seitdem hat SpaceX überzeugend bewiesen, dass das Kostenproblem nicht chemische Raketen waren, sondern teure Hardware für jeden Flug. Eine wiederverwendbare Falcon 9 verbraucht ungefähr 150.000 US-Dollar an Treibstoff, um mehr als 15 Tonnen Nutzlast in die Umlaufbahn zu bringen, während sie immer noch eine Oberstufe von mehr als 10 Millionen verbraucht. Wenn Starship erfolgreich ist, wird es mehr als 100 Tonnen Nutzlast für 500.000 US-Dollar an Treibstoffkosten in den Orbit bringen. Zukünftige Markteinführungskosten werden von den Sanierungskosten und der Gesamtnutzung bestimmt, nicht von der Kraftstoffeffizienz.

Antworten (3)

Was Sie beschreiben, ist (mehr oder weniger) das StarTram "Gen 1" -Design.

Das Referenzdesign hat:

  • 40 Tonnen unbemanntes Frachtprojektil, 25 Tonnen Nutzlast, ~2 m breit, ~13 m lang.
  • Ein 130 km langer Magnetschwebebahn-Beschleunigungstunnel, evakuiert.
  • Ein Ausstiegspunkt in 6000 m Höhe auf einem Berg.
  • Ein Plasmafenster , um den Austritt von Projektilen in die Atmosphäre zu ermöglichen, ohne den gesamten Tunnel wieder unter Druck zu setzen.
  • Mündungsgeschwindigkeit von ~8,78 km/s und 10 Grad Elevation.
  • ~0,63 km / s Delta-V-Rakete für die orbitale Injektion.
  • Starten Sie in eine polare Umlaufbahn mit mehreren tausend Kilometern Meerestiefe, damit Unfälle keine Hyperschalltrümmer auf bewohnte Länder werfen.

(Früher gab es auf ihrer Website ein nettes E-Book , aber es ist nicht mehr kostenlos. Ich habe eine kostenlose Kopie bekommen und es enthält einige technische Informationen ... mehr als die Wikipedia-Seite, aber nicht annähernd so viel wie ich hätte mir gefallen.)

Die leichte Erhöhung der Austrittsgeschwindigkeit im Vergleich zu Ihrem vorgeschlagenen Design ist nicht besonders interessant, aber der viel, viel längere Beschleunigungstunnel deutet darauf hin, dass die StarTram-Leute etwas konservativer sind, was a) die Fähigkeit ihrer Magnetbeschleuniger und b) die Fähigkeit der angeht Fracht, die im Projektil transportiert wird, um Beschleunigungskräften standzuhalten. Die Leistungsumschaltung für eine große Coilgun und die Behandlung von Schienenverschleiß und Lichtbögen in einer Railgun erhöhen die Kosten des Systems erheblich. Im Vergleich dazu glauben die StarTram-Autoren, dass der Bau eines 130 km langen Vakuumtunnels billig sein wird.

Sie schlagen vor, dass ein geeignetes Projektil (und Inhalt) eine Beschleunigung von 30 g entlang des Laufs und dann eine kurze Verzögerung von ~ 10–20  g erfährt,  wenn es den Lauf verlässt und auf die Atmosphäre trifft. Hier gibt es einen Kompromiss zwischen Wärme und Luftwiderstand ... Projektile mit stumpfer Nase erwärmen sich weniger, verlangsamen aber mehr. Die Wärmeabfuhr scheint eine Herausforderung zu sein, die vielleicht zum Beispiel eine Art Wasserkühlungssystem mit offenem Kreislauf erfordert. Sie scheinen zuversichtlich, dass es genug Übergeschwindigkeit haben wird, um den Rest der Atmosphäre ohne wesentliche Verluste zu durchdringen, sodass nur ein kleiner Booster benötigt wird, um es in eine Umlaufbahn zu bringen.

Ich denke , dass die größte technologische Hürde, die sie sich angesehen haben, die Stromversorgung war (und denken Sie daran, dass ihr Beschleuniger etwas sanfter ist als Ihrer, sodass sie mit einer Stromversorgung mit einer niedrigeren Spitzenleistung davonkommen können). Sie schlagen vor, dass supraleitende magnetische Energiespeicher (SMES) die Arbeit erledigen würden ... 60 supraleitende Speicherschleifen mit jeweils 250 m Durchmesser und 10 MA-Strömen, um jeweils ~50 GJ zu speichern, und allein etwa 50 km Tunnel beanspruchen. Es gibt zwar große KMU-Einheiten, aber nicht so viele, die so groß sind und so viel Leistung liefern. Die Schaltausrüstung wird wahrscheinlich beeindruckend sein und zusammen mit den Stromspeichersystemen wahrscheinlich den Großteil der Projektkosten ausmachen.

Alles andere scheint nur eine "einfache Frage der Technik" zu sein: Niemand hat ein riesiges Plasmafenster gebaut, aber das Design scheint in Ordnung zu sein. Niemand hat eine Magnetschwebebahn mit 8 km/s gebaut, aber Prototypen von Schlittenstartsystemen schafften 3–4 km/s ohne den Vorteil großer Vakuum-Magnetschwebebahnröhren. Es gibt lange unterirdische Tunnel. Einige, wie im LHC , sind sogar mit Magneten und Supraleitern gefüllt. Usw.

Nein, die größte Hürde wird es sein, jemanden davon zu überzeugen, für das verdammte Ding zu bezahlen , und das scheint wahrscheinlich eine weitaus schwierigere Herausforderung zu sein als alle technischen Bedenken! Der Hauptteil des StarTram-E-Books spricht im Grunde über all die schönen Dinge, die Sie mit Ihrer Raumkanone machen könnten, sobald Sie genug Geld gesammelt haben, um sie zu bauen. Die geschätzten Kosten im Jahr 2006 betrugen etwa 20 Milliarden Dollar, und jeder weiß, wie optimistisch solche Dinge sind ...

Ich habe es genossen, dies zu lesen, +1. Es gibt einige technische Dokumente, die im Abschnitt "Ressourcen" ihrer Website verlinkt sind. Mir gefällt besonders, wie sie die 100 km evakuierte Beschleunigungsröhre als „kurz“ beschreiben.
immer noch billiger als SLS
Wie Sie sagen, war diese Kostenschätzung lächerlich niedrig – wahrscheinlich eher eine Billion als eine Milliarde. In Wirklichkeit sind diese technischen Herausforderungen äußerst massive Probleme, von denen jedes Projekt von selbst enden könnte. Und selbst wenn Sie alles richtig machen, wären Ihre Nutzlasten immer noch extrem begrenzt; Ich bezweifle, dass sogar Sats in Starlink-Größe überleben könnten. Aber wirklich, die größte Hürde ist, dass wiederverwendbare Raketen das Problem gelöst haben, das dieses (und das Weltraumtel) zu lösen versuchten, und in jeder Hinsicht eine bessere Lösung sind.

Viele neuartige Startschemata benötigen eine gewisse Hilfe von Raketen. Was viele von ihnen umbringt, ist eine Kompromissstudie, bei der nur der Raketenteil vergrößert und der Nicht-Raketenteil entfernt wird. Überraschenderweise funktioniert das besser und billiger. -Henry Spencer

Dies ist ein System, das ein Raketenteil benötigt, da einer dieser beiden Fälle notwendigerweise wahr sein müsste:

1) Das Raumfahrzeug verlässt den Magnetschwebebahn-Tunnel mit deutlich geringerer Umlaufgeschwindigkeit, in diesem Fall benötigt es ein Raketenteil, um es auf Umlaufgeschwindigkeit zu bringen

oder

2) Das Raumschiff verlässt den Magnetschwebebahn-Tunnel mit nahezu Umlaufgeschwindigkeit, in diesem Fall würde es eine Rakete benötigen, um mit dem massiven atmosphärischen Luftwiderstand Schritt zu halten.

In beiden Fällen gilt die Faustregel von Henry Spencer.

Während die Luft auf einem Berggipfel dünn ist, ist sie immer noch dick genug zum Atmen. Raumfahrzeuge, die mit so hohen Geschwindigkeiten auf diesen Teil der Atmosphäre treffen, benötigen derzeit schwere Hitzeschilde.

Selbst bei den heutigen "langsamen" Startraketen ist der dynamische Spitzendruck, den sie erfahren, ein ernstes Problem, und mit einer viel höheren Startgeschwindigkeit wird das Problem viel schlimmer.

Übrigens ist die Luft am Gipfel des Everest für die meisten Menschen nicht dick genug zum Atmen. Es gibt eine Todeszone.
zu #1.) vereinbart, massiver Luftwiderstand. JA, das Fahrzeug verlässt das Fahrzeug mit einer weit geringeren Geschwindigkeit als der Orbitalgeschwindigkeit, mit angeschlossener Rakete und Treibstoff. In einer bestimmten Höhe feuert die Rakete und beschleunigt dann auf LEO. Wenn die Trägheit das Fahrzeug auf eine Höhe von 48-50.000 Fuß trägt und dann die Rakete zündet, gibt es enorme Treibstoff-/Massenstarteinsparungen. #2. unmöglich. Wer ist Henry Spencer?
Das mondbasierte Railgun-to-Orbit-Konzept – von einer polaren Mondbasis – wird dann zu einer brauchbaren Technologie, um H20-Mengen nach LO abzubauen – für die orbitale Ernte als Treibstoff für Solarexpeditionen … Uwe: Railgun für LEO aufgrund von Beschleunigung nicht für die menschliche Belegung bestimmt Ladungen.
@QuentinParker Wer ist Henry Spencer? Sie können diese Gruppe und das Internet nach dem Namen durchsuchen. Oder Wikipedia lesen .
Raumfahrzeuge, die mit nahezu orbitaler Geschwindigkeit auf diesen Teil der Atmosphäre treffen, neigen dazu, auseinanderzubrechen. Das Aerobraking für den Wiedereintritt erfolgt normalerweise in einer Höhe von mehr als 50 Kilometern.
@Uwe: Luft, die kaum dick genug zum Atmen ist, ist möglicherweise immer noch 10-mal dicker als das, was Ihr Raumschiff auseinanderbrechen kann, wenn es zu schnell fährt.
"Das Raumschiff verlässt den Magnetschwebebahn-Tunnel mit nahezu Umlaufgeschwindigkeit, in diesem Fall bräuchte es eine Rakete, um mit dem massiven atmosphärischen Luftwiderstand Schritt zu halten" - Vielleicht könnten Sie zwei Railguns im Tandem verwenden? Der erste feuert eine nicht-orbitale „Opfergranate“ ab, um die Atmosphäre kurz aus dem Weg zu räumen, und der zweite feuert Ihre orbitale Nutzlast in das momentane Vakuum/Wachstum/Wirbel, das durch den Durchgang der Opfernutzlast zurückbleibt. Das müsste man natürlich sehr genau koordinieren. Und irgendwann muss die Granate dem Orbiter irgendwie aus dem Weg gehen.
@aroth Allein der Akt des "Schiebens der Atmosphäre aus dem Weg" wird das erste Projektil schnell verlangsamen, sodass Ihre echte Nutzlast (die nicht so viel Luftwiderstand erfährt und daher nicht annähernd so stark verlangsamt wird) darauf einschlägt.
Ja, aber das erste Projektil ist opferbar und könnte daher größeren G-Kräften ausgesetzt/mit einer viel höheren Anfangsgeschwindigkeit abgefeuert werden. Und vielleicht so konstruiert (oder angewiesen), dass es kurz vor dem Beginn der Überholung durch die Nutzlast auseinanderbricht.

Die Länge des Tunnels wird meiner Meinung nach der größte Faktor sein.

Beschleunigung

Laut Wikipedia beträgt die Fluchtgeschwindigkeit der Erde 25.020 mph (40.270 km/h) oder 6,951 mi/s (11,186 km/s). Selbst wenn wir das auf, sagen wir, 16.000 mph (25.750 km/h) reduzieren (wie von Alexander Vandenberghe in den Kommentaren vorgeschlagen), um die Höhe des Berges auszugleichen, ist es immer noch eine beachtliche Geschwindigkeit.

https://en.wikipedia.org/wiki/Escape_velocity

Für einige "einfache" Berechnungen können wir eine Kombination aus einigen Online-Rechnern (unten im Abschnitt "Ressourcen" verlinkt) verwenden. Wenn wir bei 0 für Geschwindigkeit und 16.000 mph für eine Endgeschwindigkeit beginnen. Wir können verschiedene Beschleunigungen eingeben, um herauszufinden, wie lange es dauert, diese Geschwindigkeit im Beschleunigungsrechner zu erreichen. Dann verwenden wir die Durchschnittsgeschwindigkeit von 8000 mph (vorausgesetzt, wir erhöhen die Geschwindigkeit linear, anstatt exponentiell oder etwas anderes). Geschwindigkeitsrechner.

Wenn wir eine "bescheidene" Beschleunigung von 5 G eingeben, erhalten wir eine Tunnellänge von fast 325 Meilen (523 km). Selbst wenn wir diese Beschleunigung drastisch auf 17 G erhöhen, sehen wir immer noch einen Tunnel mit einer Länge von über 95 Meilen (153 km). Der längste Tunnel der Welt ist 137 km lang und nur 4,1 m breit.

Die höchste Beschleunigung, der ein Mensch nachweislich standhalten konnte, beträgt 46,2 G, durchgeführt von Air Force Officer John Stapp. Dies wäre immer noch ein Tunnel mit einer Länge von über 56 km. Außerdem müssen wir bedenken, dass das Abschalten von Sauerstoff zum Gehirn für mehr als 1 Minute Menschen töten wird. Dies erfordert mindestens 12,5 G für 59 Sekunden, wenn wir uns nicht um Hirnschäden und nur um den Tod kümmern. Dies würde einen 211 km langen Tunnel erfordern.

Luftwiderstand

Obwohl wir aufgrund der einzigen Öffnung an der Spitze des Tunnels weniger Luft im Tunnel hätten, müssen wir uns immer noch mit vielen Meilen dieser Luft befassen, bevor wir den Tunnel überhaupt verlassen. Es gibt 2 grundlegende Möglichkeiten, damit umzugehen:

  1. Schieben Sie die gesamte Luft vor dem Fahrzeug heraus, da sie genau in den Tunnel passt, ohne dass Luft um das Fahrzeug herum strömen kann, wenn es beschleunigt.
  2. Lassen Sie um das Boot herum Platz, damit die Luft um es herum strömen kann.

Option 1 ist eine schlechte Idee, da dies den größten Luftwiderstand erzeugt und möglicherweise Orkankräfte erzeugt, wenn das Fahrzeug Luft aus dem Tunnel davor drückt. Es hinterlässt auch ein Vakuum, das einen Sog gegen die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs erzeugt und beim Verlassen Luft in den Tunnel zurücksaugt. Es gibt einfach zu viele Gründe, warum das eine schlechte Idee ist.

Option 2 hat ihre Probleme, da Luft dazu neigt, sich vor dem Fahrzeug anzusammeln und mehr Luftwiderstand zu verursachen, es sei denn, es ist genügend Platz vorhanden, um dies zu verhindern, wodurch der Tunnel mit zunehmender Geschwindigkeit vergrößert werden müsste.

Es gibt eine dritte Möglichkeit, das Ende der Röhre zu versiegeln und im Tunnel ein Vakuum zu erzeugen, dann das Siegel zu brechen, kurz bevor das Fahrzeug den Tunnel verlässt. Dies würde einen Druckunterschied erzeugen, der das Fahrzeug in Stücke reißen würde. Dies ist einer der Gründe, warum der Hyperloop Probleme hat.

Einbrüche

Es musste einen Weg geben, um jegliche Art von Durchbruch in diesen Tunnel zu verhindern. Menschen, Tiere und Vögel könnten neugierig sein, was diese große Öffnung ist, und sie betreten, um zu sehen, was es ist. Wenn sie bei einem Start dabei wären, wäre das eine große Katastrophe, nicht nur für den ahnungslosen Spatz, der auf der Reling ein Nest baute. Das Fahrzeug würde durch diese Art von Aufprall wahrscheinlich ernsthaft beschädigt, wenn nicht sogar tödlich verkrüppelt.

Aber denken Sie auch an etwas so Kleines wie einen Wassertropfen. Mit einem Gewicht von etwa 0,05 Gramm trifft es, wenn es beim Verlassen des Tunnels mit 16.000 Meilen pro Stunde auf das Fahrzeug trifft, mit einer Kraft von fast 1300 Joule. Das ist fast die doppelte Kraft einer .357 Magnum-Pistole mit 790 J und fast so viel wie eine .45 Colt mit 1600 J. Selbst wenn das Fahrzeug "nur" 1000 Meilen pro Stunde fährt, trifft es das Fahrzeug immer noch mit fast 5 J, was ist an sich nicht viel, wäre aber trotzdem nicht wünschenswert. Mehrere solche Tropfen zu treffen, würde wahrscheinlich genug Stöße und Lärm erzeugen, um Launch Control ernsthaft einen Abbruch in Betracht ziehen zu lassen.

Das bedeutet, dass der Tunnel über seine gesamte Länge vollständig abgedichtet werden müsste, um jede Art von Durchbruch zu verhindern, sogar gegen Wasserlecks. Und weil der Fels immer noch durchlässig ist, müsste er gegen Luft abgedichtet werden, damit er den niedrigen Luftdruck halten kann, der durch die Öffnung an der Spitze des Berges gewährt wird. Nach Jahren des Betriebs würden schließlich genügend Luft und andere Gase eintreten, um den Luftdruck des Tunnels erheblich zu erhöhen. Das Abdichten würde die Baukosten erheblich erhöhen, und es müsste ständig überwacht und gewartet/repariert werden, was die Kosten weiter erhöht.

Andere Überlegung

Ich bin sicher, dass es andere Gründe gibt, warum ein so langer Tunnel ein entscheidender Faktor dafür sein wird, warum er wahrscheinlich nicht gebaut wird. Anschaffungs- und Betriebskosten sind definitiv ein wichtiger Faktor, aber es gibt noch andere, die ich sicher nicht berücksichtigt habe. Die Bauzeit und die Menge an Materialien sind beträchtlich, und es würde mehr Zeit und Mühe erfordern, sie abzuschätzen, als ich jetzt Zeit habe, darüber nachzudenken.

Und es gibt viele andere Überlegungen, die nichts mit der Länge des Tunnels zu tun haben, aber darauf gehe ich nicht ein, da ich mich nur auf die Länge des Tunnels konzentrieren wollte. Ich lasse andere sich darum kümmern.

Ressourcen

https://www.omnicalculator.com/physics/acceleration

https://www.omnicalculator.com/physics/velocity

https://www.omnicalculator.com/physics/kinetic-energy

Da wir gerade auf Meereshöhe stehen, wirkt eine Standard-G-Kraft von 1 G auf uns ein. Der Rekord für die höchste G-Kraft auf einer Achterbahn liegt bei 6,3 und ist nur zu bewältigen, weil er nur wenige Sekunden dauert. Kampfpiloten müssen möglicherweise bis zu 8 oder 9 G aushalten, während sie spezielle komprimierte Anzüge tragen, die das Blut im Oberkörper halten und Ohnmacht verhindern sollen.

Es ist schwierig, die genaue Höhe der G-Kraft zu berechnen, die einen Menschen töten würde, da die Expositionsdauer ein so wichtiger Faktor ist. Es gibt vereinzelte Fälle von Menschen, die ungewöhnlich hohe G-Kräfte überlebt haben, insbesondere der Luftwaffenoffizier John Stapp, der demonstrierte, dass ein Mensch 46,2 G standhalten kann. Das Experiment dauerte nur wenige Sekunden, aber laut NOVA hatte sein Körper für einen Moment über 7.700 Pfund gewogen.

Schauen Sie sich das Video unten an, um ein interessantes Beispiel für tödliche, hochintensive G-Kräfte aus einem Designprojekt namens Euthanasia Coaster zu sehen. Es würde natürlich hypothetisch jeden töten, der es fuhr, indem es den Sauerstoff zu seinem Gehirn abschneidet. Dieses spezielle Design legt die tödliche Expositionsstufe auf eine Minute von 10 Gs fest.

https://www.medicaldaily.com/breaking-point-whats-strongest-g-force-humans-can-tolerate-369246

Wasserversorgung Delaware Aqueduct Vereinigte Staaten New York State, Vereinigte Staaten 137.000 m (85,1 mi) 1945 4,1 m breit. Der Hauptwasserversorgungstunnel von New York City, durch festen Fels gebohrt.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_longest_tunnels

Sollte es jemals zu einem Bruch kommen, würde die Luft mit Überschallgeschwindigkeit mit einer Wucht von 30.000 Kilogramm über den gesamten Querschnitt rauschen.

Die Luft würde weiterhin mit explosiver Kraft die Strecke entlang rasen, bis der Druck ausgeglichen ist oder bis sie auf ein Objekt prallt - höchstwahrscheinlich auf die Zugkapseln.

Bei nur 3 PSI (Pfund Druck pro Quadratzoll) kann Luft einen menschlichen Körper erheblich schädigen, was zum Verlust von Menschenleben führen kann. Bei 5 PSI würden Gebäude einstürzen und Todesfälle wären weit verbreitet. Bei 10 PSI werden Stahlbetonbauten schwer beschädigt oder können ganz einstürzen. Die meisten Menschen würden voraussichtlich sterben.

Beim Hyperloop würde Luft mit 15 PSI (!) in die Röhre eintreten, was einer Atmosphäre oder 10.000 kg pro Quadratmeter entspricht. Beim Eindringen in eine Perforation würde der atmosphärische Druck die Tube wie eine Konservendose aufreißen. Alle Kapseln, die im Weg stehen, würden sofort zerkleinert. Die Ergebnisse wären mit ziemlicher Sicherheit tödlich.

https://interestingengineering.com/biggest-challenges-stand-in-the-way-of-hyperloop

Ein Wassertropfen ist 0,05 ml Wasser, also wäre seine Masse 0,05 Gramm.

https://www.thoughtco.com/atoms-in-a-drop-of-water-609425

Eine Kugel mit 12 g (180 Grain), die aus einer .357-Magnum-Pistole abgefeuert wird, kann eine Mündungsenergie von 790 J (580 Fuß-Pfund) erreichen. Eine Kugel mit 110 Körnern (7,1 g), die mit derselben Waffe abgefeuert wird, kann je nach Herstellung der Patrone möglicherweise nur eine Mündungsenergie von 540 J (400 Fuß-Pfund) erreichen. Etwas .45 Colt-Munition kann eine Mündungsenergie von 1.200 Fuß-Pfund (1.600 J) erzeugen [...]

https://en.wikipedia.org/wiki/Muzzle_energy

IK08 - Geschützt gegen 5 Joule Aufprall (das entspricht dem Aufprall einer 1,7 kg [3,7 lbs] schweren Masse, die aus 300 mm [1 ft] Höhe über der Aufprallfläche fällt)

https://lumascape.com/ik-ratings

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