Wie könnten Menschen einem Planeten entkommen, der zu groß für chemische Raketen ist?

Ich habe diesen Artikel der NASA über chemische Raketen gelesen und sie argumentieren, dass es bei einem Planeten, der 50% größer als die Erde ist (unter der Annahme einer ähnlichen Dichte, etwa 1,5 G Oberflächengravitation), unmöglich wäre, dass chemische Raketen entkommen könnten. Beachten Sie, dass mir diese genauen Werte nicht besonders wichtig sind. Nehmen Sie einfach einen Planeten an, der für einen chemischen Antrieb etwas zu groß ist, um eine Rakete zur Flucht anzutreiben. Wenn Menschen auf einem Planeten wie diesem gestrandet wären, wie würden sie eine Möglichkeit bauen, diesen Planeten zu verlassen?

Nehmen Sie an, dass sie keine Hilfe von jemandem haben, der sich bereits im Orbit befindet, also müssen sie alleine in den Weltraum gelangen und einen Planeten, der ansonsten der Erde ähnlich ist. Sie können so viel oder so wenig über unsere Raumfahrttechnologie wissen, wie für die Antwort geeignet ist.

Außerdem müssen alle Antworten nach unserem derzeitigen Verständnis der Physik machbar sein. Anti-Schwerkraft-Geräte, Portale und dergleichen sind nicht erlaubt, obwohl Technologie aus der fernen Zukunft verwendet werden kann, falls/wo nötig.

Kommentare sind nicht für längere Diskussionen gedacht; diese Konversation wurde in den Chat verschoben .
Wichtige Frage: Müssen die Individuen fliehen oder die "Spezies".

Antworten (11)

Ein gepulster Kernspaltungsmotor wie das Projekt Orion hätte ein 10-Millionen-Tonnen-Schiff in die Erdumlaufbahn bringen können. Der Nachteil ist, dass sie den Antrieb mit nuklearen Detonationen erreichten. Sie würden die Atombomben von hinten abfeuern und sie in einiger Entfernung mit einer riesigen halbkugelförmigen "Druckplatte" zur Detonation bringen, die im Grunde ein riesiger stoßdämpfender Kolben mit einem Becher am Ende war, um die Energie der Explosion "einzufangen". .

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Das Konzept wurde zu einem späteren Zeitpunkt weiter verfeinert, um speziell konstruierte nukleare "geformte Ladungen" zu verwenden, die als Casaba-Haubitzen bekannt sind. Diese Nukleargeräte wären so konstruiert worden, dass sie die Explosion in einen großen Wolframballen fokussierten, der zu einem Kegel oder sogar einer strahlförmigen Explosion verdampfte, die auf die Schubplatte gerichtet war. Es hätte das Schiff mit seinem Schub noch effizienter gemacht und weniger von der umliegenden Landschaft ausgelöscht / verstrahlt.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die letzte Iteration des Plans auf Papier könnte ein Raumfahrzeug 10 Tage lang mit 1 G beschleunigen. Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie schnell das ist, wenn Sie 5 Tage lang mit 1 G beschleunigen und dann 5 Tage lang mit 1 G verlangsamen würden, könnten Sie Saturn in 10 Tagen erreichen. Außerdem ist es ein MASSIVES Schiff. Da es auf einer Reihe von Tausenden von nuklearen Schockwellen reitet, muss sich die Mindestgröße des Schiffs der Gewichtsklasse von 1000 Tonnen nähern, nur um den Start zu überleben. Das Schiff hätte eine um eine Größenordnung größere Menge an Delta-V, die erforderlich ist, um die Umlaufbahn zu erreichen, und sobald es die Umlaufbahn verlassen hat, könnte es so ziemlich überall im Sonnensystem hingehen, wo es hinwollte. Schießen Sie, wenn es alle seine Nuklearladungen ohne Rücksicht auf die Verzögerung aufbrauchen würde, könnte es theoretisch etwa 4% der Lichtgeschwindigkeit erreichen.

Denken Sie daran, dass die hier gezeigte Schubplatte einen Durchmesser von ca. 500 Metern hat! . Klingt ein bisschen extrem? Ich sage, die Bestrahlung eines Gebiets von der Größe von Texas ist ein kleiner Preis für den Fortschritt!Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Tangentialer Bonus hinzugefügt: Ein größerer Planet hat mehr Oberfläche, sodass Sie weniger des gesamten Planeten für Starts bestrahlen!
Außerdem gehen wir davon aus, dass die Bewohner des Planeten Menschen sind. Wenn sie Außerirdische sind, ist die Strahlung vielleicht nicht schädlich für sie.
@ TCAT117 So sehr ich zustimme, dass außerirdisches Leben alle möglichen Formen annehmen kann, denke ich, dass die Idee einer Lebensform, die nicht durch die Nähe zu mehreren nuklearen Detonationen gestört wird, sie ein wenig überfordern könnte, selbst wenn die kleineren Orion-Designs nutzten „nur“ Ausbeuten im unteren Kilotonnen- oder Sub-Kilotonnen-Bereich.
Sie sagen, dass das Raumschiff 10 Tage lang (im Weltraum) 1 G aushalten könnte. Wenn das die maximale Beschleunigung ist, kann es auf einem Planeten mit 1,5 G an der Oberfläche nicht einmal weit vom Boden abheben. Könnte es die Schwerkraft und den Luftwiderstand überwinden und lange genug stabil bleiben, um in die Umlaufbahn zu gelangen?
Ich sage, dass die eine NASA auf 1 g Beschleunigung eingestellt war. Die Idee ist nicht, dass er das Design der NASA direkt kopiert, sondern einfach, dass der Triebwerkstyp hervorragend für großen Schub mit hoher Ausgangsleistung geeignet ist. Die NASA verwendete in ihrer Mathematik Geräte mit niedrigen Kilotonnen. Mit Geräten im Megatonnenbereich würden Sie den Schub erheblich erhöhen. Besonders wenn sie in eine Casaba-Haubitze eingebaut sind, wo die Konfiguration weniger Explosion und mehr gerichtete hochenergetische Partikel war.
Ich sehe nichts, was direkt zeigt, dass dies auf einem 1,5-g-Planeten funktionieren würde. Die „Nun, es ist wirklich mächtig“-Antwort erfüllt nicht die streng wissenschaftlichen Anforderungen. Haben Sie eine Version der Tsiolkovsky-Raketengleichung für den auf Kernimpulsen basierenden Schub?
"Ich sage, die Bestrahlung eines Gebiets von der Größe von Texas ist ein kleiner Preis für den Fortschritt!" => "Ich sage, die Bestrahlung von Texas ist ein kleiner Preis für den Fortschritt!" Habe das für dich korrigiert, danke später.
I think the idea of a life form that isn't bothered by close proximity to multiple nuclear detonations might be stretching it a bit@TCAT117 Der größte Teil unserer Angst vor Strahlung stammt von einer "grünen" Bewegung, die hauptsächlich durch die Behinderung des industriellen Fortschritts motiviert ist. In einem rationaleren intellektuellen Klima, mit den saubersten Bomben, die hergestellt werden können, die möglicherweise über dem Meer abgefeuert werden (wenn es Meer gibt), könnte diese Idee gut angenommen werden.
Außerdem habe ich nie gesagt, dass die Außerirdischen in Sonnenstühlen direkt neben dem Ding sitzen würden. Das ist mehr Gammastrahlung, als irgendetwas überleben könnte. Ich bezog mich eher auf Fallout, von denen der schwerste nur wenige Kilometer von einer Detonation entfernt sein wird. Langstrecken-Fallout ist schlecht für den Menschen, aber nur für etwa 3 bis 5 Wochen. Seine Potenz ist stark übertrieben, Sie könnten ein oder zwei Tage lang in weitreichenden Folgen herumhängen, ohne krank zu werden. Vielleicht würde es Aliens überhaupt nicht stören.
Dies ist die beste Antwort angesichts der OP-Einschränkungen. Die gestrandeten Menschen haben ein Ziel, den Planeten zu verlassen, was nicht beinhaltet, ihn intakt zu halten oder Leben zu erhalten, nachdem sie „entkommen“ sind. Im schlimmsten Fall verwenden sie einen Granatensprung , um hoch genug zu kommen, damit die chemischen Raketen Fluchtgeschwindigkeit erreichen können.
Die dort abgebildete Schubplatte hat nicht 500 Meter Durchmesser, sondern 10 oder 20 Meter. Hier gibt es eine kleine Verwechslung (aber es ändert nichts am Hauptpunkt der Antwort: dass Orion funktionieren würde), da die tatsächlich ernsthaft in Betracht gezogenen Orions einen Durchmesser von mehreren zehn Metern hatten und ihre Leistung nicht annähernd der Antwort entspricht. Verbrennungen, die zehn Minuten andauern, nicht Tage. Die gigantische Größe und Leistung waren eine Art Serviettenmathematik für das, was letztendlich möglich sein könnte.
Steuerlich möglich und theoretisch möglich sind zwei Unterscheidungen, ja. Ich weise nur auf die theoretische Möglichkeit für das 10.000-Tonnen-Monster hin, für das sie etwas gerechnet haben. In Wirklichkeit würde es Jahrzehnte dauern, ein solches Gerät zu bauen, obwohl es physikalisch möglich wäre, mehrere Billionen Dollar kosten und beim Start mehr Atomladungen verbrauchen, als zu dieser Zeit in den Arsenalen der Welt vorhanden waren.
@GrimmTheOpiner, es muss darauf hingewiesen werden, dass ein Großteil unserer Angst vor Strahlung von der Explosion von Tschernobyl herrührt und die Auswirkungen direkt sieht, anstatt nur eine Übertreibung. Es ist in vielerlei Hinsicht eine vollkommen vernünftige Angst, Menschen sollten sich vor gefährlichen Dingen fürchten, es bedeutet, dass sie vorsichtig mit ihnen umgehen.
@Separatrix Die Auswirkungen von Tschernobyl sind, dass ein paar hundert Menschen starben - die alle an der Arbeit oder Säuberung des Standorts beteiligt waren, und eine kleine Stadt wurde wahrscheinlich unnötigerweise verlassen. In Bezug auf Todesfälle pro Energieeinheit ist Kernenergie die sicherste Methode der Stromerzeugung, die wir haben – das ist eine objektive Tatsache. Aber wir fürchten es.
@GrimmTheOpiner, ich fürchte, du gehst zu weit in die andere Richtung. Nicht, dass ich gegen Atomkraft wäre, aber Pripjat wurde nicht unnötig aufgegeben, und auf lange Sicht starben viel mehr Menschen. Tiere in der Gegend weisen eine signifikant höhere Mutationshäufigkeit auf, obwohl sie aufgrund der Abwesenheit von Menschen und anderer Effekte zahlreicher sind.
Ein alternatives externes Spaltungsraketenkonzept ist die nukleare Salzwasserrakete von Dr. Zubrin, deren Treibstoff eine mit 2 % stark angereicherte oder waffenfähige spaltbare Salzwasserlösung ist. Die Hauptunterschiede sind kontinuierlicher statt gepulster Schub und die Verwendung von Wasser anstelle von abtragendem Metall für die Wiedermasse.
Nun, es gibt einen massiven Fehler in diesem Design: Antrieb durch nukleare Druckwellen ... die Atmosphäre brauchen, um sich auszubreiten ... also wie genau wirst du mit diesem Design den Weltraum erreichen? Noch nie. Sie bleiben immer in der Atmosphäre.
falsch. Atomwaffen erzeugen im Weltraum kinetische Kraft, nur nicht so viel. Herkömmliche Nukleargeräte würden weniger effizient werden, aber dies wird bereits durch die Casaba-Haubitzen gelöst, die theoretisch die Detonation in einen Strahl aus hochenergetischem Plasma fokussieren können. Sie sind in der Lage, bis zu 80 % der Explosion in einen fokussierten Kegel von etwa 2 Grad zu fokussieren. Hochenergetisches Plasma wandelt ziemlich effizient in kinetische Energie um.

Mit einer Lofstrom - Startschleife .

Im Grunde möchten Sie eine Reihe von Türmen bauen, die hoch genug sind, um eine Bahnstrecke ganz über die Atmosphäre zu heben. Dann können Sie Ihren Zug ohne Luftwiderstand bis zur Umlaufgeschwindigkeit und darüber hinaus beschleunigen.

Nun, der Bau eines Turms mit hoher Schwerkraft scheint nicht wirklich besser zu sein als der Versuch, Raketen mit hoher Schwerkraft einzusetzen, und wenn die Türme von statischen Kräften getragen werden müssten, wäre das in der Tat ein Problem. Wir können auf der Erde keinen ausreichend hohen Wolkenkratzer bauen , geschweige denn auf einem schwereren Planeten. Die Türme müssen aber nicht statisch gestützt werden. Sie können dynamische Unterstützung nutzen. Und dynamisch unterstützte Strukturen können im Gegensatz zu Raketen auf beliebig große Größen skaliert werden, solange Sie über ein ausreichend starkes (und zuverlässiges!) Triebwerk verfügen, um sie zu betreiben. Sehen Sie sich dieses Video von Cody's Lab an, um reale, kleine Demonstrationen des Konzepts zu sehen, eine mit Wasser und eine mit einer Schnur.

Eine typische Lofstrom-Startschleife würde eher wie ein Seilwerfer als wie ein Wasserstrahlturm funktionieren, obwohl auch Springbrunnen-unterstützte Startschienen möglich sind, solange Sie genügend geeignete Ankerplätze entlang der Schiene haben. (Eine Schleife benötigt nur Anker, die Drucklasten an jedem Ende standhalten können, nicht auf dem gesamten Weg.) Stellen Sie sich einen Schnurwerfer vor, der die Schnur in einem stationären, reibungsfreien Rohr umschließt, außer dass die "Schnur" eigentlich eine teleskopierbare Stahlkette ist "reibungslose Röhre" ist eine aktive Magnetschwebebahn, und die "Gummiräder" sind eine Reihe von linearen Elektromotoren.

Können Sie zeigen, dass dies in eine Welt mit 1,5 g Schwerkraft übersetzt wird? Wie können dynamisch unterstützte Strukturen auf größere Größen skaliert werden als statisch unterstützte Strukturen? Haben Sie irgendwelche Zitate für irgendetwas davon?
@Samuel Drei Zitate im allerersten Satz. Wenn Sie sich nicht durch mehrere Links klicken müssen, versuchen Sie es beispielsweise mit slides.launchloop.com//launchloop.pdf , um besonders viele technische Details zum Lofstrom-Design zu erhalten. Die Skalierungsvorteile ergeben sich aus der Tatsache, dass die Festigkeit statischer Strukturen durch die Energieniveaus chemischer Bindungen begrenzt ist. Die Druckfestigkeit von dynamisch unterstützten Strukturen ist andererseits nur dadurch begrenzt, wie viel Impuls Sie in ein dynamisches Stützelement pumpen können – das unbegrenzt ist.
Links != Zitate, ich habe sie gesehen. Ihre „wissenschaftliche Arbeit“ beginnt mit einer vierseitigen Science-Fiction-Geschichte. Alle Materialfestigkeiten sind durch ihre chemischen Bindungen begrenzt. In Ihrem Sci-Fi-Launcher-Szenario ist die Größe Ihrer Vakuumröhre beispielsweise durch die Fähigkeit der Vakuumhülle begrenzt, dem atmosphärischen Druck standzuhalten. Die maximale Höhe, die Ihre Struktur erreichen kann, wird durch die maximale Beschleunigung der Eisenkugeln begrenzt (deren Größe durch Ihre Ummantelung begrenzt ist), was auch ein Problem der Materialstärke ist. Entschuldigung, all diese Probleme verschwinden nicht, weil Sie Magnete verwenden.
@Samuel Ich habe es nicht als "wissenschaftliche Arbeit" bezeichnet. Es handelt sich um eine technische Abhandlung, und der Beginn mit vier Seiten Motivation mindert den eigentlichen technischen Inhalt nicht. In der Tat würde ich sagen, dass es dadurch noch relevanter wird, da dies explizit ein Science-Fiction-Szenario anspricht. Das Hard-Science-Tag erfordert auch keine wissenschaftlichen Arbeiten. "Erfahrungsnachweise" (z. B. YouTube-Videos von Personen, die Kleinmodelle gebaut haben) und "andere Zitate" werden ausdrücklich akzeptiert ....
.... Die Höhe einer einzelnen Stufe einer Raumbrunnen- oder Schleifenstruktur ist in der Tat durch die Beschleunigung begrenzt, die die dynamischen Elemente unterstützen können, aber nicht durch die Tragfähigkeit - Sie können dem Strom immer nur mehr Masse hinzufügen , oder erstellen Sie mehrere parallele Streams. Und das bedeutet, dass Sie Stufen stapeln können, um mehr Höhe zu erreichen, wenn eine Stufe am Ende nicht ausreicht. Materialbeschränkungen für die Größe der Vakuumhülle sind nicht relevant, gerade weil Sie bei Bedarf einfach mehr als eine parallel bauen können und das Szenario keine Mindestgröße für zu startende Fahrzeuge vorgibt.
Es ist erwähnenswert, dass solche Designs praktikabler werden, wenn die Atmosphäre dünner ist – weniger im Sinne der Dichte als vielmehr der Maßstabshöhe. Und selbst bei gleichen Gaseigenschaften an der Oberfläche wird die Schuppenhöhe geringer , wenn die Schwerkraft stärker ist. Für einen großen Planeten mit starker Schwerkraft, aber einer Atmosphäre, die deutlich dünner ist als die der Erde, könnte eine Startschleife durchaus plausibel sein. Umso mehr, wenn Sie sich auch um weniger heftige Winde kümmern müssen.
Ich kann mir nicht vorstellen, dass es mit weniger als drei Gesamtströmen gebaut wird, und da sie gepaart werden müssen, bedeutet das 4. Andernfalls haben Sie Probleme, eine Plattform auf Niveau zu halten, wenn sich die Masse darauf verschiebt.

Und jetzt für einen lächerlich großen Ansatz:

Baue einen Ring um den Äquator. Unterstützt wird dies durch eine Vielzahl von Türmen. Der Ring dreht sich weit über der Orbitalgeschwindigkeit (verwenden Sie eine Magnetschwebebahn, aber es gibt eine zweite oben) und übt eine nach außen gerichtete Kraft aus. Dies wird gleich dem Gewicht des Turms darunter gemacht – somit hängen die Türme tatsächlich am Ring. (Ja, es gibt Berge und Ozeane im Weg. Ich sagte, das sei lächerlich groß – Sie müssen einige mächtige Tunnel bohren und einige ziemlich beeindruckende Tiefseekonstrukte bauen.)

Sobald dieser Ring funktioniert, wiederholen Sie ihn – dieses Mal über dem vorhandenen. Wiederholen Sie dies, bis Sie aus der Atmosphäre heraus sind und Ihre Startspur über das Ganze legen können. Da jeder Ring die Last seiner Schicht aufnimmt, brauchen Sie keinen wahnsinnig starken Turm.

Ich habe dies nicht vollständig analysiert, aber es ist nicht erforderlich, um zu sehen, dass es funktioniert: Betrachten Sie den Extremfall mit einer unendlichen Anzahl von Ringen und einer unendlichen Anzahl von Türmen – die Anforderungen an die Materialfestigkeit fallen auf Null. Es kommt also nur auf den erforderlichen Abstand an.

Obwohl dies ein weitaus komplexeres technisches Projekt ist als die Annäherung an die Startschleife oder die Weltraumfontäne, verfügt es nicht über die wahnsinnig starken Wendemagnete, die diese Annäherungen benötigen. Sie können alle Leistungselemente duplizieren oder verdreifachen, damit bei einem Ausfall das Ganze weiter funktioniert.

Was den Kommentar zum Mangel an harter Wissenschaft angeht:

1) Welche Kraft wirkt auf den Ring? Sie haben eine nach außen gerichtete Kraft zwischen Ankerpunkten, die der von den Ankerpunkten ausgeübten nach innen gerichteten Kraft entspricht. Unendliche Ankerpunkte = null Abstand zwischen ihnen = null Kraft auf den Ring.

2) Welche Kraft wirkt auf die Türme? Die Masse zwischen einem Ring und dem darunter. Unendliche Ringe = null Abstand zwischen ihnen = null Kraft auf die Türme.

Offensichtlich kann beides nicht unendlich sein, aber sie können groß genug sein, dass es keine großen Materialprobleme gibt.

Was das Orbital Ring-Video in den Kommentaren betrifft:

Er spricht davon, es im Weltraum zu bauen – etwas, das die Frage nicht erlaubt. Ich spreche davon, von Grund auf aufzubauen, obwohl das Grundkonzept das gleiche ist.

Beachten Sie, dass sein Ring nicht funktioniert – beachten Sie meinen Punkt Nr. 1 als Antwort auf die harte Wissenschaftskritik. Das kann man ohne Supermaterialien nicht an nur einem Punkt verankern.

Coole Antwort. Daran habe ich noch nie gedacht. Frage: Wird der Turm von derselben Technologie unterstützt, da der Turm im Wesentlichen eine Magnetschwebebahn ist, die in die entgegengesetzte Richtung wie die Strecke selbst fährt?
@ Aaron Nein - sobald sich der Ring dreht, hängen die Türme jetzt am Ring, anstatt von unten getragen zu werden. Offensichtlich müssen sie sowohl für Zug als auch für Druck ausgelegt sein.
Vielleicht war es mir nicht klar: Wenn sich die Ringe drehen, können die Türme nicht einfach normal darauf sitzen, oder die Türme würden mit den Ringen mitfahren. Daher mein Kommentar: Wenn der Turm von einer Magnetschwebebahn getragen wird, sich aber in die entgegengesetzte Richtung vom Referenzrahmen des Rings bewegt, scheint der Turm von unserem aus still zu stehen. Wenn nicht, wie wird der Turm dadurch gestützt?
Ein einzelner Ring würde reichen: Fangen Sie an, ihn auf dem Boden zu bauen ("einfach" alles auf die gleiche Höhe um den Äquator zu bringen) und beschleunigen Sie ihn (in einem Blatt), bis er "schwebt". Wenn Sie dann weiter beschleunigen und eine Möglichkeit haben, den Ring (und das Blatt) zu "verbreitern", wird der Ring die gewünschte Höhe anheben. Wenn es sich hebt, kann man darunter Türme (oder eher Hängelifte) bauen.
Eine ausführliche Version dieser Antwort finden Sie im Video Orbital Rings von Isaac Arthur.
Sobald es sich schnell genug dreht, können Sie einfach alle Verbindungen des Rings öffnen, und die Teile fliegen heraus.

Flugzeugstart

Verwenden Sie ein geflügeltes Schiff, das die Atmosphäre als nutzt

  • eine dynamische Struktur, um ihr Gewicht zu tragen,
  • eine Oxidationsmittelquelle für seine Motoren und
  • Reaktionsmaterial, um Schub zu liefern.

Das Ziel des Flugzeugs wäre es, so hoch wie möglich zu kommen, aber noch wichtiger so schnell wie möglich, denn beim Luftstart ist Geschwindigkeit mehr wert als Höhe. (Wenn die Höhe so wertvoll wäre, würden wir von der Wyoming-Steppe starten, nicht vom Meeresspiegel). Im Moment haben wir keinen Grund, Terabuck-Technik in Hyperschallflugzeuge zu werfen , aber sie würden es sicher tun.

Dieses Flugzeug würde also in die äußersten oberen Grenzen der Atmosphäre steigen, wo es dünn genug ist, um leicht Hyperschall zu werden, und das gesamte Delta-V erzeugen, das es möglicherweise kann, indem es die Atmosphäre als Oxidationsmittel verwendet, bevor es die eigentliche erste Stufe der Rakete ablöst und sendet es auf dem Weg.

Die Raketengleichung wäre auf diesen Mutterschiffwerfer mehr oder weniger nicht anwendbar, da sein Oxidationsmittel und seine Reaktionssubstanz entlehnt sind.

Es gibt Leute, die daran arbeiten . Projekte wie Stratolaunch , Virgin LauncherOne , GO , Aldebaran und MAKS sind jedoch Unterschallstarts, IAR-111 ist "nur" ein Überschallstart. Ich schlage einen Hyperschallstart vor, und das Mutterschiff muss die Trennung nicht überleben.

@Aaron Gute Idee und fertig.
Ich wollte auch ein Raumflugzeug als Lösung vorschlagen, aber damit gibt es ein Problem. Bei einem höheren G (und unter der Annahme, dass der Luftdruck an der Oberfläche gleich ist) wird die Atmosphäre dünner, sodass Sie mit einem Luftstart weniger Vorteile haben, da Sie nicht so hoch fliegen können.
@JeremyFrench Nach einem Blick auf den Luftstart hat die Höhe einen Wert, z. B. um Triebwerke für große Höhen optimieren zu können (größere Kegel). Aber Geschwindigkeit hat viel mehr Wert, daher mein Interesse am Hyperschallstart. Ich mache mir also keine allzu großen Sorgen, wenn die Atmosphäre in geringerer Höhe dünn ist. Bei Hyperschall ist es umso besser, je dünner, solange noch genug übrig ist, um die Motoren zu speisen.
Und ... wenn Sie sich auf dem Grund eines schwierigen Gravitationsschachts befinden, wird es attraktiver , Ihre Flugzeugstartplattform mit so etwas anzutreiben, als es für uns der Fall war.
+1 Obwohl im zitierten Wiki-Artikel bereits gesagt wird, dass dies nicht allzu viel helfen würde. Selbst auf den Superearth-Flugzeugen hätte es Einschränkungen.

Im Zusammenhang mit der Startschleife gibt es den Weltraumbrunnen.

Du baust einen Turm ins All. Natürlich gibt es nichts, was stark genug ist, um es aufzubauen, also musst du eine ganze Menge Gewicht abnehmen. Sie tun dies, indem Sie eine Basisstation bauen, die Magnete (in einer evakuierten Röhre) sehr, sehr schnell hochschleudert. Jede Plattform des Turms hat Generatoren, die aus den vorbeifliegenden Magneten eine Menge Strom erzeugen - dabei wird Energie von den Magneten auf die Plattform übertragen. Diese Energie geht neben die Motoren, die die herunterkommenden Teile greifen (denken Sie an eine Magnetschwebebahn, Sie können keinen physischen Kontakt haben!) und beschleunigt sie, wodurch ebenfalls Auftrieb erzeugt wird.

Sie haben oben einen sehr großen Magneten, der die Teile umdreht und sie wieder nach unten schickt. Sie haben unten einen riesigen Magneten, der dasselbe tut. Solange die Pfade evakuiert sind und alles supraleitend ist, kostet dies keinen Strom, sobald Sie es eingerichtet haben.

Bezüglich der harten Wissenschaftskritik:

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

Ich wollte hereinkommen und schreien: " Kein Strom einmal eingerichtet, aber was ist mit Ineffizienzen?" Aber ich bin mir nicht sicher, wo sie sein würden. Sie schlagen also vor, dass die elektrischen Leiter perfekte Supraleiter sind. Die Magnete sind wahrscheinlich perfekt gerade gerichtet und ihr Weg hielt ein perfektes Vakuum. Aber bedeutet das wirklich keine Leistung (oder zumindest vernachlässigbar: Ich werde Ihnen kleine Mengen an Eingangsleistung gewähren, um Unvollkommenheiten auszugleichen)? Auch wenn ich das schwache Glied nicht aufzeigen kann, verfolgt mich die Behauptung in Ihrem letzten Satz und fühlt sich intuitiv überschätzt an.
@Aaron, keine Macht, außer um Ineffizienzen auszugleichen. Dass die Magnete entlang der Schleife fliegen, ist ähnlich wie im Orbit – das braucht auch keine Energie, oder?
Sie bauen einen nicht baubaren Turm, indem Sie bereits einen Turm haben?
Unten muss man sehr viel Kraft aufwenden. Unten beginnen die Magnete mit enormer Aufwärtsgeschwindigkeit und verlieren sie allmählich an die Generatoren und die Schwerkraft oben werden sie im Grunde gestoppt. Sie fallen dann und nehmen sowohl durch die Schwerkraft als auch durch Magnete an Geschwindigkeit auf und fallen schließlich mit enormer Geschwindigkeit. Es wäre energieintensiv, sie zu stoppen und dann wieder anzufeuern. Auch diese Energieübertragungen auf Plattformen würden einen Energieverlust durch Widerstand in den Generatoren aufweisen.
@Samuel Irgendwie. Erstellen Sie eine niedrigere Version als Ihre endgültige und verwenden Sie dann das, was Sie haben, als Plattform zum Erweitern. Dann wieder verlängern... und so weiter. Also nicht unbedingt, indem man bereits einen Turm hat, sondern indem man eine kurze Version davon baut und sich damit an seinen eigenen Bootstraps hochzieht. Da sich die beschleunigenden Plattformen selbst anheben oder absenken könnten, indem sie die Energie in den vorbeirauschenden beweglichen Teilen erhöhen oder von ihr abziehen, heben Sie sie so weit an, wie es vernünftig erscheint, und verwenden dann die Plattform, um die Vakuumröhren zu verlängern.
@sdrawkcabdear Der letzte Satz in Ihrem Kommentar war das Beste, was ich auch gegen diesen Plan finden konnte, aber wenn diese Generatoren nur eine supraleitende Spule um die Vakuumröhre sind, würde es dann wirklich irgendwelche Verluste geben, da kein elektrischer Widerstand vorhanden ist? Die Magnete, die durch diese Spulen laufen, können praktisch einen Wirkungsgrad von 100 % haben, wenn die Plattformen auf einer konstanten Höhe gehalten werden. Die gesamte Übertragungsvorrichtung wäre nur das supraleitende Material; Ich glaube nicht, dass andere Teile erforderlich sind und daher die Effizienz nahezu perfekt sein kann.
Ich habe von solchen Türmen als spekulative praktische Anwendungen und auch in der Science-Fiction gelesen und sie immer als einen enormen Stromverbrauch angesehen. Aber jetzt, wo Sie uns darüber nachdenken lassen, kann diese Ansicht falsch sein.
@Aaron mit einem Hard-Science-Tag sollten wir nicht von 100% Effizienz ausgehen. Alle modernen Supraleiter sind nicht 100 % verlustfreier und benötigen enorme Energiemengen, um sie zu kühlen. In Scifi können wir Supraleiter bei perfekter Raumtemperatur von Hand bewegen, nicht in der harten Wissenschaft. Auch der Luftwiderstand ist ein großer Faktor und hätte einen großen Einfluss, da Sie entweder sehr große oder sehr schnelle Magnete schießen müssen.
@sdrawkcabdear Ja, es gibt Kühlkosten und dergleichen - ich meinte, es gab keinen Stromverbrauch durch die Magnete. Beachten Sie, dass ich angegeben habe, dass sich die Magnete in einem Vakuum bewegen müssen - ansonsten ist das Problem nicht der Luftwiderstand, sondern das Verdampfen.
"Natürlich gibt es nichts, was stark genug ist, um es daraus zu bauen" - gewöhnlicher Stein reicht aus. Sie müssen "nur" eine Pyramide bauen und die Last wird auf eine ausreichend große Fläche verteilt, um den Stein nicht zu zerquetschen. Natürlich werden Sie viel Stein brauchen.
@sdrawkcabdear Ich habe zu 100% " praktisch " gesagt, dieses Präfix war Absicht. Aber ja, guter Fang; Kühlung in der Tat, obwohl mit einem angemessenen Vakuum, um dem Wärmeaustausch in das System zu widerstehen, und da die Supraleiter selbst aufgrund ihrer hohen Effizienz nicht viel Wärme erzeugen, wäre die Kühlung wirklich massiv? Verwenden moderne experimentelle Supraleiter die beste Wärmeisolierung und benötigen sie eine enorme Kühlleistung? Für den Luftwiderstand ist dies im Vakuum, aber die Magnete bewegen sich manchmal so unglaublich schnell, dass selbst die wenigen Streupartikel Probleme verursachen können; Ich bin mir nicht sicher.
Wie hebt man den Vakuumzylinder für die Magnete an? Je mehr Masse angehoben wird, desto größer und schneller müssen die Magnete gezündet werden. Die meisten Supraleiter sind gut isoliert und verwenden flüssigen Stickstoff (77k) als Kühlmittel, aber dann muss man den flüssigen Stickstoff anheben. Im Grunde sage ich, was passiert, wenn die Effizienz in 98% Dosis noch funktioniert

Das in dem Artikel aufgeworfene Problem ist, dass, wenn der Radius des Planeten um 50% größer wäre, die derzeitigen chemischen Raketentreibstoffe es den Raketen nicht erlauben würden, der Schwerkraft der Erde zu entkommen.

Laut Artikel liegt dies daran, dass Raketen eine Designgrenze dafür haben, wie viel Treibstoff sie beim Start tragen können, was ihre Fähigkeit einschränkt, von einem Planeten mit einer bestimmten Mindestgröße zu entkommen.

Aber sie können sehr gut umkreisen.

Solange Raketen in der Lage sind, Umlaufbahnen mit sogar geringfügig verbleibendem Treibstoff zu erreichen, sollten wir in der Lage sein, eine Lösung zu schaffen, die vollständig auf derzeit verfügbarer (oder naher Zukunft) Technologie basiert, wenn auch sehr teuer. Ich nehme an, das ist nicht von Belang für die Rettung gestrandeter Menschen.

Stellen Sie sich eine Reihe von umlaufenden Raumfahrzeugen vor, die im Wesentlichen Tankstellen sind, die mit etwas Resttreibstoff in Umlaufbahnen untergebracht sind. Ausschließlich installiert, um das Betanken des letzten Personentransporters-Fluchtfahrzeugs zu ermöglichen.

Eine wiederverwendbare Rakete in einem Personentransporter-Fluchtfahrzeug im Orbit sollte in der Lage sein, von diesen orbitalen Stationen ausreichend aufzutanken, um eine Flucht zu ermöglichen.

Eine mögliche Lösung wäre, den höchsten Berg in eine Weltraumkanone zu verwandeln. Abhängig von der Dichte der Atmosphäre in dieser Höhe entweder direkt in die Umlaufbahn gehen oder ein Fahrzeug (Rakete) in eine niedrige Umlaufbahn starten und von dort Treibmittel verwenden, um sich aus dem Gravitationsschacht zu befreien.

Wenn wir den Radius von 9680 km aus dem Artikel verwenden und davon ausgehen, dass die durchschnittliche Dichte der Erde entspricht, erhalten wir am Ende einen Planeten mit den folgenden Eigenschaften:

Durchschnittliche Masse der Erde:

5,98 ∗ 10 24 k g / ( 1.33 ∗ π ∗ 6 , 378 , 000 m 3 ) = 5516 k g / m 3
Die Masse unseres Planeten:
( 1.33 ∗ π ∗ 9 , 680 , 000 m 3 ) ∗ 5516 k g / m 3 = 20.9 ∗ 10 24 k g

Fluchtgeschwindigkeit unseres Planeten:

( 2 ∗ ( 6.67 ∗ 10 − 11 ) ∗ ( 20.9 ∗ 10 24 k g ) / ( 9.680 ∗ 10 6 ) ) 0,5 = 16.9 k m / s

Oberflächengravitation:

( 6.67 ∗ 10 − 11 ) ∗ ( 20.9 ∗ 10 24 ) / ( 9.680 ∗ 10 6 ) 2 = 14.88 m / s 2

Angesichts der erhöhten Schwerkraft ist es unwahrscheinlich, dass wir so hohe Berge wie die auf der Erde sehen, aber lassen Sie uns es einschätzen und ein Maximum von 5 km annehmen.

Auf der Erde haben wir bis zu 12 km tief in die Kruste gebohrt (zugegeben mit einem 2-Zoll-Bohrer), es ist also nicht ausgeschlossen, dass wir in naher Zukunft einen Tunnel von der Spitze des Berges aus graben können Fahren Sie 5 km in die Kruste fort und schaffen Sie im Grunde ein 10 km langes Fass.

Wir haben Raketen, sogar winzige wie die SS-520-5, die von der Erde aus eine Umlaufbahn erreichen können. Um das Konzept zu beweisen, könnten wir die Raumkanone eine Rakete in einer Höhe platzieren lassen, in der die Fluchtgeschwindigkeit der Erdoberfläche entspricht.

( ( 6.67 ∗ 10 − 11 ) ∗ ( 20.9 ∗ 10 24 ) / 11.2 m / s 2 ) = 11 , 156 , 476 m

Unsere Weltraumkanone muss in der Lage sein, die Rakete an folgenden Orten zu platzieren:

11 , 156 , 476 – 9 , 680 , 000 = 1 , 476 k m
über der Planetenoberfläche. Nun, das wird nicht funktionieren, denn das weiteste, was wir jemals mit einem Weltraumkanonen-ähnlichen Setup erreicht haben, ist, 180 kg 180 km hochzuschicken.

Die zweite Möglichkeit wäre, die Rakete so zu beschleunigen, dass sie die Mündung des Laufs mit genügend Geschwindigkeit verlässt, um die Zunahme der Fluchtgeschwindigkeit auszugleichen.

16.9 k m / s – 11.2 k m / s = 5.7 k m / s
Ian McNab schlug bereits 2003 ein Design für eine Railgun vor, die ein 400-kg-Projektil auf 7,5 km/s beschleunigen könnte.

Ich muss jedoch zugeben, dass mir die Mathematik entgleitet, wenn ich versuche, ein Modell zu bauen, das die atmosphärische Dichte in 5 km Höhe auf unserem imaginären Planeten berücksichtigt. Der Luftwiderstand ist enorm und es gibt enorme strukturelle Herausforderungen, eine vorhandene Rakete auf die Tonhöhe von 165 Ge zu beschleunigen und sie nicht zu verbrennen, sobald sie die Mündung der Kanone verlässt. Am Ende lag eine kohärente Lösung außerhalb meiner Möglichkeiten.

Sie sollten in der Lage sein, dies zu konkretisieren. Benötigt nur Gleichungen, um zu zeigen, wie viel Ihrer Gesamtgeschwindigkeit von einer realistischen Waffe erreicht werden kann. Und ich würde sagen, für Stilpunkte sollten Sie die Weltraumkanone in den Berg bohren lassen - vorzugsweise von der Boring Company!
@kingledion Nachdem ich die Tag-Informationen gelesen habe, muss ich zugeben, dass Sie Recht haben. Meine Antwort ist unvollständig. Ich werde sie basierend auf dem Radius von 9680 km aus dem Artikel aktualisieren.
Vielleicht eine gute Referenz: en.wikipedia.org/wiki/StarTram
Nein, eine Weltraumkanone wird nicht funktionieren. Die gesamte Beschleunigung erfolgt, bevor das Projektil den Lauf verlässt. Eine Rakete beschleunigt den ganzen Weg. Eine Weltraumkanone würde jeden darin töten.
@Pasqueflower Ich denke, das ist eher ein praktisches Längenproblem als eine Unmöglichkeit.
Vielleicht könnten Sie dies in eine plausible Antwort verwandeln, indem Sie es mit dem gepulsten Kernspaltungsmotor mischen. Anstatt die Bomben auf das Raumschiff zu legen, schleudern Sie sie mit Ihrer Waffe auf das Raumschiff und eliminieren dadurch einen großen Teil der Masse.
Aber ein Weltraumkatapult kann Roboter und Baumaterial verschießen, was es Menschen ermöglicht, möglicherweise einen Weltraumaufzug zu bauen.

Was wäre, wenn wir ein Antriebssystem vom Typ WEAV verwenden, um in eine niedrige Erdumlaufbahn zu gelangen ... https://www.scientificamerican.com/article/worlds-first-flying-saucer/ Dies verwendet Elektroden und Magnetfelder, um Plasma zu erzeugen, das drückt die Luft weg vom Fahrzeug, um Auftrieb von jeder Oberfläche mit wenig Aerodynamik oder beweglichen Teilen zu erzeugen, dann verwenden Sie magnetohydordynamische 200-Kilowatt-Triebwerke https://www.nasa.gov/centers/glenn/about/fs22grc.html , um Geschwindigkeiten nahe an zu erreichen 200.000 Meilen pro Stunde mit 200 (13-mal so viel wie das Space Shuttle) unter Verwendung von nicht kondensierbarem Wasserstoffplasma und elektrischer Energie als Treibstoff.

Cool. Es hört sich jedoch so an, als ob es nur innerhalb von Atmosphären funktioniert, da es Luft zum Gegendrücken benötigt, also kein Manövrieren im Weltraum. Natürlich könnte man in der Atmosphäre genug Geschwindigkeit aufbauen, um die Raumfahrt immer noch stark zu unterstützen. Außerdem habe ich das Gefühl, dass der Energiebedarf enorm sein wird, wenn dieses Fahrzeug etwas Schweres hebt. +1

TCAT117 schlägt einen gepulsten Kernspaltungsmotor vor, aber diese sind schrecklich kontaminierend und wurden daher nie getestet.

https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_thermal_rocket bietet eine weitere Alternative. Diese besteht aus einem Kernreaktor als Wärmequelle, durch den flüssiger Wasserstoff erhitzt und in einer Düse ähnlich einer herkömmlichen Raketendüse als Treibmittel verwendet wird. Dieses Design wurde tatsächlich in Betracht gezogen und einige Motortests durchgeführt. Es ist viel weniger gefährlich als ein gepulster Kernspaltungsmotor, aber chemische Raketen sind weniger gefährlich als jede der nuklearen Optionen, also haben sie in der realen Welt gewonnen.

Wasserstoff ist das bevorzugte Treibmittel, da seine leichten Moleküle bei jeder gegebenen Temperatur die höchste Abgasgeschwindigkeit ergeben.

Das Folgende sind Highlights aus dem Vergleich im Wikipedia-Artikel, den ich wie gewünscht hierher kopiert habe:

Spezifischer Impuls 850–1000 Sekunden, mehr als das Doppelte des typischen Sauerstoff/Wasserstoff-Motors. Der spezifische Impuls ist die Anzahl der Sekunden, die eine Stufe einen Schub erzeugen kann, der ihrem anfänglichen Kraftstoffgewicht entspricht, bevor der Kraftstoff ausgeht. Sie ist proportional zur Abgasgeschwindigkeit. Somit ist die einfache nukleare Thermalrakete mit festem Kern in der Lage, die Effizienz einer chemischen zu verdoppeln.

Das in der Apollo-Ära erreichte Schub-Gewichts-Verhältnis (etwa 5:1 auf einem 1,5-g-Planeten). Dies ist viel weniger als bei einer chemischen Rakete und bedeutet, dass nukleare Thermalraketen besser für den Einsatz in oberen Stufen geeignet sind, wo die Brennzeiten länger sind. Die erste Stufe (nur) einer Rakete benötigt ein hohes Schub-Gewichts-Verhältnis, da ein vertikaler Start bedeutet, dass anfangs viel Treibstoff verbraucht wird, um die Schwerkraft zu bekämpfen. Je früher Sie etwas Geschwindigkeit aufbauen und in eine nahezu horizontale Flugbahn gelangen, desto besser. Sobald dies erreicht ist, sind längere Brennzeiten bei geringerer Beschleunigung kein solcher Nachteil. Die SNTP-Ära (separater Artikel) erreichte 30:1, ein Schub-Gewichts-Verhältnis, bei dem die Triebwerksmasse kein wirkliches Problem mehr darstellt. https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Timberwind#Space_Nuclear_Thermal_Propulsion_Program

Die NASA erwog tatsächlich, die 3. Stufe von Saturn V (bekannt als Saturn IV-B) durch eine nukleare Thermalrakete zu ersetzen, um die Leistung zu verbessern.

Der Wikipedia-Artikel enthält ein ausgearbeitetes Beispiel, das auf dem Saturn IV-B basiert, und ich präsentiere unten eine Zusammenfassung. Delta V ist das Standardmaß für die Effizienz einer Rakete im Weltraum, gleich der Geschwindigkeitsdifferenz, die sie verlassen kann, bevor sie erschöpft ist.

Der Autor scheint die Masse der Oberstufen vernachlässigt zu haben. Wenn dies berücksichtigt wird, wird dies die Nuclear Thermal Rocket im Masse/Masse-Vergleich weiter begünstigen, da die Triebwerksmasse weniger signifikant sein wird.

Standard Saturn VI-B Wasserstoff-Sauerstoff betrieben

Betankte Masse 119800kg, Trockenmasse 13400kg, spezifischer Impuls 475s.

Delta V (414 s × 9,81) ln(119.900/13.311), = 8900 m/s

Nukleare thermische Rakete, Drop-in-Ersatz, passendes Volumen/Volumen

Betankte Masse 38600 kg, Trockenmasse (aufgrund erhöhter Motormasse) 17300 kg, spezifischer Impuls 850 s

Delta V (850 × 9,81) ln (38.600/17.300) = 6.700 m/s.

Während das Delta V niedriger ist, ist die Masse der Stufe viel leichter, da das Wasserstoff-Treibmittel leichter ist als das Wasserstoff/Sauerstoff-Bitreibmittel der ursprünglichen Stufe, sodass die darunter liegenden Stufen dies ausgleichen.

Kernthermische Rakete, Ersatz passender Masse/Masse

Betankte Masse 19000 kg, Trockenmasse (aufgrund erhöhter Tankkapazität) 38300 kg, spezifischer Impuls 850 s (850 s × 9,81) ln (119.900/38.300) oder 9.500 m / s

Die NASA zog aufgrund der Einschränkungen des Fahrzeugmontagegebäudes eine noch kleinere Bühne in Betracht: 10.429 kg leer und 53.694 kg betankt. Dies würde die Nutzlastkapazität des Saturn Vf von 127.000 kg, die in eine erdnahe Umlaufbahn (LEO) befördert werden, auf 155.000 kg verbessern.

Dies ist eine moderate Verbesserung gegenüber chemischen Raketen, die auf der Technologie der Apollo-Ära basieren und alles andere als optimiert sind. Ein Beispiel basierend auf dem Projekt Timberwind wäre eine viel größere Verbesserung, 1,5- bis 4-fache Nutzlasterhöhung. https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Timberwind#/media/File:SNTP_Upper_Stage_Applications.png

Beachten Sie, dass die zweite Stufe des Space Shuttles (die Haupttriebwerke) beim Start gezündet wurde, obwohl der größte Teil des Anfangsschubs von den Boostern der ersten Stufe geliefert wurde. Ich würde eine ähnliche Anordnung mit chemischen Boostern um einen nuklearen thermischen Raketenkern herum vorsehen, um das schwere nukleare thermische Raketentriebwerk so lange wie möglich am Brennen zu halten.

Ein erwähntes Problem ist, dass der spezifische Impuls von nuklearen thermischen Raketen durch die maximale Temperatur begrenzt ist, der der Reaktor standhalten kann. Ich denke, ein Hybridmotor mit einem nuklearen thermischen Kern, gefolgt von einer Sauerstoffinjektion in den Wasserstoffstrom in einem Nachbrenner zum Abheben, könnte dieses Problem verbessern, um einen noch höheren spezifischen Impuls zu erzielen, und hätte als erste Stufe ein großes Potenzial.

Irgendeine Idee, was die Zahlen hier sind? Ja, NTRs haben einen ziemlich schönen spezifischen Impuls, wenn Sie sie in hohem Gang laufen lassen, aber das liegt an einem sehr geringen Massenstrom. Für den Start unter 1,5 g Schwerkraft ist es wahrscheinlich wünschenswert, das Schubverhältnis auf mindestens 30 N/kg zu drücken. Gibt es plausible Ausführungen mit hoher spezifischer Leistung?
@ Alpha3031 Ich weiß wenig über das Thema, aber ich weiß, dass es ein praktischerer Vorschlag ist als andere hier aufgeführte. Ich habe einige Daten aus dem Wikipedia-Artikel kopiert, in dem Schubverhältnisse von 7: 1 (ca. 70 N / kg) aufgeführt sind. Aber dann habe ich aktuellere Informationen zum Projekt Timberland mit Schubverhältnissen von 30: 1 gefunden, damit ich meine Antwort später aufräumen kann. Sie wurden definitiv in der Apollo-Ära bodenerprobt. Es ist klar, dass sie in der Timberland-Ära keine Flugtests durchgeführt haben, aber es ist nicht klar, ob sie Bodentests durchgeführt haben oder nicht. Dennoch schlugen und konstruierten sie einige leistungsstarke Motoren vor.
Schöne Ausarbeitung. Erhöht die Sauerstoffinjektion jedoch den Isp? Ich hatte den Eindruck, dass es den Schub allein durch erhöhten Massenstrom erhöht.
@ Alpha3031 Sauerstoffinjektion würde Isp reduzieren, genauso wie das Betreiben eines Nachbrenners an einem Jäger die Effizienz reduzieren würde. Aber ein hybrider Nuklear-Sauerstoff-Motor würde sicherlich einen besseren ISP liefern als eine chemische Rakete, die das Beste aus beiden Welten für den Start wäre.
Die große Frage, die ich mir jetzt im Kopf stelle, nachdem ich über das Projekt Timberland gelesen habe, ist, wie verhindert man, dass eine nukleare Oberstufe überhitzt, bis es Zeit ist, sie einzusetzen? Einfach auf der Startrampe, du kühlst es mit Wasser, aber in der Luft oder im Weltraum, was machst du? Für Star Wars-Anwendungen könnten sie monatelang im Leerlauf sein!
Ich nehme an, Sie müssten sowieso die Kritikalität der Reaktion verwalten (sofort überkritisch zu werden, wäre nicht gut). Gibt es Hindernisse, den Reaktor einfach erst kurz vor dem Brennen zu starten?

Sie würden eine "Kanone" verwenden, um ein Projektil in die Umlaufbahn zu schießen. Kanonen verwenden Sprengstoffe und sind nicht auf die Verbrennungsenergie von brennbarem Brennstoff beschränkt.

Die Mathematik, ein Projektil basierend auf der Geschwindigkeit zu umkreisen, wäre die gleiche wie bei Raketen. Die einzige Ausnahme ist, dass das Projektil unter extremen Kräften beschleunigt, aber die Geschwindigkeiten wären letztendlich gleich.

Wiki beschreibt das Konzept einer "Weltraumkanone":

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

Die Herausforderungen beim Abschuss von Projektilen in Umlaufbahnen sind die Kräfte und Materialien, die erforderlich sind, um das Projektil zusammenzuhalten. Ein Stück Technologie wie ein Satellit würde dabei zerstört, aber Sie könnten den Satelliten in eine harte Hülle packen. Verpacken Sie den Satelliten so, dass keine Hohlräume vorhanden sind, und bringen Sie die Einheit wieder in ihre funktionsfähige Form, sobald sie sich im Orbit befindet.

Dies ist ein gewaltiges Problem. Lassen Sie es uns in zwei Probleme unterteilen: Wie bringt man Satelliten in den Weltraum, und wie bringen wir dann Menschen dorthin?

Für Satelliten benötigen Sie ein Ionenantriebssystem, da diese einen viel höheren spezifischen Impuls (> 3000 s) als chemische Raketen (max. ~ 450) haben. Das Problem ist, dass der Ionenantrieb einen geringen Schub hat und in der Atmosphäre nicht funktioniert. Sie müssen also die Satelliten mit chemischen Raketen ins All schießen, bevor Sie sie loslassen und die Ionentriebwerke einschalten. Wenn die Anziehungskraft immer noch gering genug ist, um Satelliten mit chemischen Treibstoffen in eine erdnahe Umlaufbahn zu beschleunigen, können die Satelliten den Planeten über ihre Ionentriebwerke stetig verlassen, ohne wieder herunterzufallen. Wenn es an der Zeit ist, Leute herauszuholen, könntest du eine zweite Rakete im Orbit zusammenbauen und damit entkommen.

Nun, wenn Sie Ihre Satelliten nicht schnell genug beschleunigen können, um die Umlaufbahn aufrechtzuerhalten, haben Sie ein Problem. Sie könnten in die erste Rakete einen Zündmechanismus mit Sprengstoffantrieb einbauen, nachdem ihr der Treibstoff ausgegangen ist, um den Satelliten schnell in eine stabile Umlaufbahn zu beschleunigen. Der Vorteil gegenüber einem chemischen Treibstoff besteht darin, dass Sie chemische Verbindungen mit hohem spezifischem Impuls verwenden können, die bei Verwendung in einem Triebwerk zur Explosion neigen würden, und Sie müssten nur das Gewicht des Satelliten und nicht das Gewicht der Rakete und des Treibstoffs beschleunigen. Es wäre dann physikalisch möglich, auf diese Weise eine zweite Rakete im Orbit zusammenzubauen (unter Verwendung von Ionentriebwerken zum Anpassen der Umlaufbahnen), aber es könnte schwierig sein, eine Person in diese Rakete zu setzen, da die Beschleunigung durch den Zündmechanismus sie wahrscheinlich töten würde.

Angenommen, wir können auf diese Weise nicht entkommen. Verwenden wir stattdessen unser Zündmechanismussystem, um Roboter in die Umlaufbahn zu bringen. Wenn Sie einen Mond haben, der den Planeten umkreist, könnten Sie dort eine Roboterbasis errichten. Alternativ könnten Sie einen künstlichen Satelliten als Basis zusammenbauen. Wenn wir davon ausgehen, dass der Bau einer künstlichen Gebärmutter machbar ist, könnten wir eine auf unserer Basis installieren und einen gefrorenen Embryo in die Umlaufbahn bringen. Es würde wahrscheinlich einige Versuche erfordern, bis Sie ein Kind aus der Ferne zum Erwachsenenalter erziehen können, und es wäre wahnsinnig teuer, es zu erhalten, aber es gibt kein physikalisches Gesetz, das dies verhindert.

Sie können jetzt damit fortfahren, das Universum zu erobern.

Hypothetisch, von welcher Art von "chemischen Verbindungen mit hohem spezifischem Impuls" sprechen wir hier?
Ich dachte an Treibstoffe für Artillerie, die in der Atmosphäre Mündungsgeschwindigkeiten von > 1 km/s erreichen können. "Spezifischer Impuls" ist nicht wirklich das richtige Wort, da der Startmechanismus völlig anders ist, aber da gibt es eine Analogie.
Also werden die anderen 10 km/s von Delta-V, um eine niedrige Umlaufbahn zu erreichen, vom Standard-LOX/Treibstoff-Treibmittel stammen? Ich sehe keinen Vorteil darin, die zusätzliche Masse TBH zu tragen.
Wie könnten Menschen einem Planeten entkommen, der zu groß für chemische Raketen ist?
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