Aquí hay muchos factores interesantes en juego. Espero que disfrutes del siguiente geekery.
Como Daniel mencionó, una órbita estable requiere altitud y velocidad horizontal. Hay varias formas en que los científicos de cohetes obtienen beneficios que reducirán los requisitos de combustible o aumentarán la carga útil máxima. Resulta que obtener un ligero aumento de altitud no ayuda mucho a la ecuación. Aquí hay algunas tecnologías y tácticas relevantes:
- Lanzamiento en el ecuador : cuanto más cerca del ecuador se lance, más podrá aprovechar el giro de la Tierra para comenzar a alcanzar la velocidad orbital. Sea Launch (http://www.sea-launch.com/) opera una plataforma flotante que se puede colocar en el océano en el ecuador. No es directamente pertinente a la pregunta, pero el lanzamiento en el ecuador también brinda una ventaja de carga útil del 15-20% para los satélites destinados a la órbita geoestacionaria, porque las cargas útiles lanzadas desde Cabo Cañaveral (o en cualquier lugar que no esté en el ecuador) requerirían un orbital de ‘cambio de avión’ maniobra para reducir la inclinación axial de su órbita a cero (en relación con la rotación de la Tierra). Eso cuesta combustible que de otro modo se puede cambiar por un peso de carga adicional.
- Lanzamiento cerca del nivel del mar por seguridad : si bien la mayoría de los sitios de lanzamiento no están tan lejos del nivel del mar, esto se debe a que es más seguro lanzarse sobre el océano en lugar de tener una pista de lanzamiento que recorra áreas potencialmente pobladas. Esta es la razón por la cual los EE. UU. Se basan principalmente en tres sitios de lanzamiento en California (Vandenberg AFB), Florida (Cabo Cañaveral AFB) y Alaska (Kodiak Launch Complex, un puerto espacial operado comercialmente). Cada uno ofrece una gama de inclinaciones de lanzamiento que dan como resultado miles de millas de camino en el suelo sobre los océanos, minimizando el riesgo de daño periférico si el lanzamiento sale mal. Nota al margen: Se construyó una plataforma de lanzamiento del transbordador espacial en la AFB Vandenberg de California que permitiría el lanzamiento de los transbordadores espaciales en una órbita polar, pero el proyecto se archivó solo nueve meses antes de su lanzamiento de bautizo cuando el Challenger explotó en 1986.
- Lanzamiento a gran altitud : la idea de evitar la mayor cantidad posible de la atmósfera de la Tierra no es nueva. En particular, Orbital Systems desarrolló el sistema Pegasus (http://www.orbital.com/spacelaun…), un cohete que está atado al fondo de un avión L-1011, donde se lleva hasta 39,000 pies antes de su lanzamiento. a 624MPH. Cinco segundos después de su liberación horizontal, el cohete Pegasus dispara, utilizando su ala delta para elevarse antes de aumentar lentamente su ángulo de ataque. Se ha demostrado que Pegasus es muy confiable y eficiente en combustible, pero debido a la naturaleza del dispositivo de lanzamiento, solo es práctico para cargas útiles más pequeñas.
- El temido ‘Max-Q’ : el mayor estrés en un vehículo de lanzamiento ocurre cuando tiene alta velocidad mientras atraviesa una atmósfera densa. Cuando ves un lanzamiento de Shuttle y dicen ‘ahora pasando por’ Max-Q ‘o’ presión dinámica máxima ‘, ese es el punto cuando las fuerzas exteriores más fuertes se están aplicando al vehículo. Desde un punto de vista estructural, este es el punto más peligroso en la secuencia de lanzamiento. De hecho, durante los lanzamientos de Shuttle, los tres motores principales se reducirían al 70% alrededor del área de Max-Q para reducir el estrés total en la célula en ese punto. Esto es relevante para una discusión sobre el lanzamiento de un cañón de riel porque en ese tipo de lanzamiento, la velocidad más alta en la primera etapa es justo cuando el vehículo abandona el arma, que también es cuando la atmósfera es más espesa. Esto resulta en un Max Q muy indeseable. (Nota: al volver a leer su pregunta, me doy cuenta de que quiere decir que la parte superior del arma está a 1 km de altura, por lo que esto no es tan relevante para su escenario, como lo sería para un cañón de riel horizontal, pero espero que sea interesante de todos modos)
- Un cohete para soportar empuje * y * tirón es más pesado : los cohetes están diseñados para soportar un empuje de ’empuje’ y para soportar la presión de aire que están empujando durante el lanzamiento. Un cañón de riel aceleraría la nave al acelerar partes de la nave que a su vez ‘tiraría’ del resto de la nave. Una embarcación construida para soportar 3Gs de empuje de ‘remolque’, así como 3Gs de empuje de ’empuje’ probablemente tendría que ser más pesada para dar la integridad estructural adicional. Se podría argumentar que toda la nave afectada por el cañón de riel podría estar en la parte más baja del barco, y que una gran pieza de metal pesado podría ser expulsada inmediatamente después de la porción del cañón de riel. Quizás eso podría funcionar. Una pieza de metal expulsada que funciona a 600 MPH suena como un desafío de seguridad interesante. O tal vez podría ser simplemente parte de una plataforma de lanzamiento que en realidad es una parte integrada del cañón de riel. Lo que me lleva a una idea relacionada que actualmente se está probando:
- Catapultas de cañones de riel en portaaviones : reemplazar una catapulta a vapor por un cañón de riel para acelerar los aviones de un portaaviones ha sido un sueño durante mucho tiempo, y finalmente se está haciendo realidad. Después de exitosas pruebas de prototipo en una pista de prototipo especialmente construida el año pasado, la Marina está incorporando catapultas de cañones de riel en el USS Gerald Ford, un portaaviones actualmente en construcción. Detalles aquí: http: //www.defenseindustrydaily….
Al final, creo que la respuesta más básica es que obtener un impulso a 600 MPH a 1 km no es un beneficio lo suficientemente grande como para justificar la complejidad adicional del sistema de lanzamiento o los probables cambios de infraestructura en el vehículo de lanzamiento.
Sin embargo, la viabilidad aumenta enormemente si no tiene que lidiar con la atmósfera. Se ha pensado mucho en ‘Mass Drivers’ en la Luna (http: //www.defenseindustrydaily …), básicamente cañones de riel horizontales de muchas millas de largo. Debido a que la atmósfera no es un problema, puede lanzarse horizontalmente hasta alcanzar la velocidad de escape. Debido a que gran parte de la aceleración se puede lograr en la primera etapa (la etapa del cañón de riel) no necesitaría llevar mucho combustible (que no puede ser impulsado electromagnéticamente, por lo que debe ser empujado por las partes metálicas de la nave) que, a lo largo Con la ausencia de resistencia atmosférica, elimina gran parte de los problemas vinculados a la Tierra.
- ¿Los aviones iraníes se estrellan con más frecuencia? ¿Si es así por qué?
- ¿Por qué los 777 no tienen winglets? El Boeing 777 es un gran avión comercial que no cuenta con alerones, a diferencia de aviones similares como el Airbus A330.
- ¿Por qué el Avro RJ85 tiene cuatro motores a reacción?
- Ha habido varios informes recientes de avistamientos de ovnis en China. ¿Esto indica un nuevo tipo de avión militar?
- ¿Cómo funciona el arrendamiento de aeronaves? ¿Cómo se mide la rentabilidad? ¿Qué tan altos son los riesgos?
Un gran inconveniente para un conductor masivo de este tipo es que apunta en una dirección. A medida que la luna orbita alrededor de la tierra y el sol, el arma tallará un cono enrevesado de posibles ventanas de lanzamiento, pero necesitaría varias armas para diferentes perfiles de misión, una buena cantidad de combustible de maniobra para alterar una ruta de vuelo después del lanzamiento, o una pistola que podría rotar No es una tarea fácil para un arma de varios kilómetros de largo en la luna.
Una cuarta opción sería un controlador de masa construido en uno de los polos lunares, frente a la tierra. Después del lanzamiento, la nave espacial podría gastar solo una pequeña cantidad de combustible para cambiar su curso para ‘perder la tierra’ de un vector específico, utilizando la dirección y el grado desviados para modificar el efecto de honda de la tierra para dar un rango mucho más amplio de posibles rutas de vuelo .
Pero entonces, la etapa de cambio de rumbo puede fallar después del lanzamiento, y tienes un objeto de metal pesado dirigido directamente a la tierra a alta velocidad. Es por eso que habría tres ventanas de lanzamiento cada 28 días para coincidir con los océanos Pacífico, Atlántico e Índico frente al arma.
Lo siento, esta respuesta varió un poco de la pregunta original. Espero que lo hayas entretenido.
