Was wäre, wenn wir mit der Schleudermethode und der Zentripetalkraft Raketen aus dem Weltraum starten würden? Wird das möglich sein?

Ich wollte sagen „sei nicht albern, Momentumerhaltung“, aber naja.

Wenn Sie ein großes umlaufendes Ding haben und Projektile gerne in entgegengesetzte Richtungen abfeuern (was wahrscheinlich bedeutet, eines davon wegzuwerfen), können Sie Projektilpaare in entgegengesetzte Richtungen abfeuern, ohne mit Ihrem linearen Impuls herumzuspielen. Sie möchten ziemlich sicher sein, dass keines der beiden auf die Erde gerichtet ist, vermute ich (oder dass Sie sicher sind , dass es die Atmosphäre nicht durchdringen wird).

Dazu müssen Sie also die Energie finden. Wie Sie vorschlagen, wäre eine Möglichkeit, ein System hochzufahren und dann Projektile daraus freizusetzen. Das hat das Problem, dass man jetzt etwas Winkeliges finden mussSchwung. Nun, Sie können das vermeiden, indem Sie ein Paar gegenläufiger Räder haben, die Sie relativ zueinander drehen, sodass der Gesamtdrehimpuls Null bleibt. Das ist schön, weil man die Energie dazu aus einem Elektromotor beziehen kann, den man aus Sonnenlicht antreiben kann, und wenn man die Lagerreibung niedrig genug machen kann, kann man das Ding über einen sehr langen Zeitraum so antreiben Anforderungen können nachvollziehbar sein. Ich bin ziemlich davon überzeugt, dass Sie zur Vermeidung von Gleichgewichtsproblemen (Sie müssen die Räder einzeln ausbalancieren und vermeiden müssen, dass ihr Drehimpuls beim Start gleich und entgegengesetzt bleibt) jetzt Projektile in Vierergruppen in zwei Paaren von entgegengesetzten Richtungen abfeuern müssen .

Dies wäre meiner Meinung nach nicht geeignet, um Menschen zu starten, da die Kräfte vor der Freisetzung sie töten würden, es sei denn, die Struktur wäre riesig. Eine Möglichkeit, dies zu sehen, ist die für ein Radiussystem$r$, rotiert mit Winkelgeschwindigkeit$\omega$, dann ist die Tangentialgeschwindigkeit$r\omega$und die Beschleunigung ist$r\omega^2$. Also für eine gegebene gewünschte Startgeschwindigkeit$v_l$, die Beschleunigung kurz vor dem Start ist$a_l = v_l^2/r$. Wenn Sie eine Startgeschwindigkeit von$7\,\mathrm{km/s}$(etwa LEO-Umlaufgeschwindigkeit und plausibel genug, um etwas aus dem Sonnensystem zu starten) und die Struktur hat einen Radius von$1000\,\mathrm{m}$(das ist 1 Kilometer: es ist riesig!) dann$a_l = 49\,\mathrm{km/s} \approx 50000g$: Das ist bei weitem nicht überlebensfähig.

Eine andere Möglichkeit, dies zu fragen, ist: Wie groß muss das Ding sein, um die Startbeschleunigung zu steuern? Nun, die Antwort ist$r = v_l^2/a_l$, also wenn du willst, nochmal$v_l = 7\,\mathrm{km/s}$und du denkst, die Leute könnten überleben$a_l = 5\,g$Im Vorfeld des Starts (vermutlich könnten sie in das Raumschiff „hinunter“ klettern, damit sie nicht so lange aufwenden müssen, um das Ding unter dieser Art von Stress hochzudrehen), dann bekommen Sie$r\approx 1000\,\mathrm{km}$. Das ist ungefähr$1/6$der Radius der Erde : Er ist absolut riesig.

Und was noch wichtiger ist, es hilft wahrscheinlich aus zwei Gründen nicht wirklich:

• Dieses Ding beginnt bei LEO oder höher, und das Heben von Masse in LEO ist ein sehr großer Teil des Problems, irgendwo anders hinzukommen (und denken Sie daran, dass Sie neben der zusätzlichen Masse für die Projektile, die Sie wegwerfen, auch die heben müssen die gesamte Startbaugruppe in LEO, um dies zu tun, und es muss sehr stark und ziemlich groß sein, also sehr schwer);
• Um etwas mit sehr hoher Geschwindigkeit zu starten, werden Materialien benötigt, die unplausibel sein können.

Ich denke, es ist auch erwähnenswert, dass dieses System für Menschen unheilvoll wie eine kinetische Energiewaffe aussehen könnte. Aber vielleicht sieht es nicht mehr wie eine Waffe aus als irgendetwas anderes, das Dinge aus dem Orbit starten kann, ich weiß es nicht.

Warum ich nicht glaube, dass dies für orbitale Änderungen in der Erdumlaufbahn nützlich wäre . Es ist verlockend zu glauben, dass ein solches System mit einer viel geringeren Startgeschwindigkeit nützlich wäre, um die Umlaufbahn zu ändern. Ich glaube nicht, dass es das wäre. Wie oben erwähnt, müssen Sie, um den Schwung zu erhalten, wirklich eine gleiche und entgegengesetzte Masse zu der auswerfen, die Sie starten. Dies bedeutet, dass Sie nur die doppelte Masse heben müssen, die Sie starten möchten.

Nun, was wäre, wenn Sie statt dieser Masse nur Treibstoff für eine Rakete heben würden? Nun, die Raketengleichung sagt uns das

Wo$\Delta v$ist die Geschwindigkeitsänderung, die Sie benötigen, und$v_e$ist die Abgasgeschwindigkeit. Wenn wir nehmen$v_e = 4\,\mathrm{km/s}$(Ich denke, das ist ungefähr das, was der S-IVB erreicht hat, und wäre viel niedriger als ein Ionenantrieb mit niedrigem Schub), dann können wir die Tatsache nutzen, dass dies für eine bestimmte kreisförmige Umlaufgeschwindigkeit gilt$v$Die$\Delta v_E$Sie müssen entkommen ist$v(\sqrt{2} - 1)$(Danke an PM2 Ring dafür!). Also für ein$7\,\mathrm{km/s}$Umlaufgeschwindigkeit (irgendwo in LEO)$\Delta v_E \approx 2.9\,\mathrm{km/s}$. Und wir können diese Zahlen in die Raketengleichung einsetzen:

Mit anderen Worten, die Menge an zusätzlicher Masse, die Sie als Kraftstoff anheben müssten, ist sehr nahe an der Menge, die Sie für dieses Startding anheben müssten. Und wenn Sie es als Treibstoff anheben, müssen Sie nicht auch die Startplattform anheben. Und wenn Sie einen Ionenantrieb oder etwas anderes verwenden, können Sie viel besser werden$m_o/m_f$sowie.

Ich frage mich, ob Sie etwas mit ungleichen Armen an dem Spinning machen könnten, um viel kleinere Massen abzufeuern als das Ding, das Sie starten, aber ich denke, Sie können auf diese Weise keinen Drehimpuls erhalten. Aber vielleicht irre ich mich da.