Rumpistol

En rumpistol er en metode til at sende en genstand ud i det ydre rum ved hjælp af et skydevåben såsom en kæmpe kanon eller en elektromagnetisk pistol . Henviser til ikke-raketmetoder til at affyre objekter i kredsløb .

US Navy's High Altitude Research Project brugte en 16 tommer (406 mm) 100 kaliber (40 m) kanon, der affyrede 180 kilogram ikke-sprængende ladningsprojektiler med en mundingshastighed på 3.600 meter i sekundet , der nåede en maksimal højde på 180 kilometer. Derfor tillader denne kanon projektilet at udføre en suborbital rumflyvning .

Indtil videre har ingen rumkanon dog nogensinde med succes sendt et objekt i kredsløb. Rumkanonen i sig selv er ikke i stand til at levere et objekt ind i en stationær bane omkring en planet uden at udføre en kurskorrektion på objektet efter opsendelsen, fordi kanonen selv er et banepunkt, og kredsløbet er en lukket bane. Det vil sige, at projektilet stadig skal være "lidt af en raket."

Tekniske aspekter

De store g -kræfter, som projektilet oplever, betyder, at rumkanoner højst sandsynligt ikke vil være i stand til sikkert at placere en person eller skrøbelige instrumenter i kredsløb, men vil være begrænset til at levere tunge nyttelast eller satellitter. Undtagelsen er elektromagnetiske kanoner , som har teoretisk ubegrænsede accelerationstider og ingen løb, hvilket skaber en ekstrem høj luftmodstandskraft, der virker på næsen af projektilet.

Atmosfærisk modstand skaber yderligere vanskeligheder med at kontrollere flyvningen af et allerede affyret projektil. Hvis løbet af en rumpistol når de øverste lag af stratosfæren, hvor luften er mindre tæt, er disse problemer delvist løst.

Hvis acceptable løsninger på disse grundlæggende problemer kan findes, kan rumpistolen levere nyttelast ud i det ydre rum til en hidtil uset lav pris på $550 pr. kilogram [1] [2] .

Start i kredsløb

Rumkanonen i sig selv er ude af stand til at placere et objekt i en stabil bane rundt om Jorden. Tyngdelovene tillader ikke, at der opnås en stabil bane uden en aktiv nyttelast, der udfører flyvningskorrektioner efter opsendelsen. Banen kan være parabolsk, hyperbolsk (hvis bevægelseshastigheden vil nå eller overstige flugthastigheden ) eller elliptisk ( første rumhastighed ). Sidstnævnte ender på planetens overflade ved startpunktet eller på et andet punkt, idet der tages hensyn til planetens rotation og atmosfærisk modstand. Det betyder, at den ukorrigerede ballistiske bane altid vil ende i et fald til planeten inden for den første bane, hvis opsendelsen foretages med den første rumhastighed. Når det opsendes med en anden kosmisk hastighed, går projektilet ind i en bane omkring Solen, som skærer Jordens bane, men denne bane, på grund af forstyrrelser fra andre planeter, kan ændre sig og ikke længere skære Jordens bane ( gravitationsmanøvre ) . Under alle omstændigheder vil omdrejningsperioderne i disse kredsløb om Jorden og det opsendte projektil være forskellige, hvilket vil føre til en afstand mellem kollisionsøjeblikket for projektilet og Jorden.

Isaac Newton undgår denne indvending i sit tankeeksperiment ved at antage et utroligt højt bjerg, hvorfra hans kanon ville skyde. Imidlertid vil projektilet i dette tilfælde som regel lave en løkke rundt om planeten og vende tilbage til udgangspunktet.

En nyttelast designet til at opnå en lukket bane vil tillade i det mindste en vis kurskorrektion at komme ind i en ny bane, der ikke skærer planetens overflade. Derudover kan raketten bruges til yderligere højdeændringer, som planlagt i Quicklaunch-projektet.

Det er muligt, at der i et tyngdekraftssystem med flere kroppe, såsom Jord-Måne-systemet , kan være baner, der ikke krydser Jordens overflade, men disse stier er sandsynligvis ikke meget enkle og bekvemme og kræver meget mere energi .

Acceleration

Hvis rumkanonen har en løbslængde ( ), og den nødvendige hastighed er angivet med ( ), så kan accelerationen ( ) i løbet beregnes med formlen: $l$ $v_{e}$ $-en$

a={\frac {v_{e}^{2}}{2l}}

(Formlen er korrekt, hvis vi antager, at accelerationen i tønden er konstant.)

For eksempel i en rumkanon med en lodret løb , der strækker sig fra jordens overflade til troposfæren , som er en længde ( ) ~ 60 km , og en hastighed ( ) tilstrækkelig til at overvinde jordens tyngdekraft ( anden rumhastighed ) er 11,2 km/ s på Jorden, så vil accelerationen ( ) teoretisk være mere end 1000 m/s² , hvilket svarer til en overbelastning på mere end 100 g . Dette er mere end 3 gange den maksimalt tilladte overbelastning for en person, som er fra 20 til 35 g i ~10 sekunder [3] $l$ $v_{e}$ $-en$

En fordobling af tøndens længde reducerer teoretisk overbelastningen med det halve (se formel).

Med meget lange tøndelængder (ca. 2000 km) kan man få en overbelastning, der er acceptabel for en person. I dette tilfælde er det bedre at placere tønden ikke lodret, men vandret, indtil tøndens afskæring når kanten af rummet ( 100 kilometers højde).

Praktiske forsøg

Det tyske WWII V-3 supergun-program (mindre kendt end V-2 ballistisk missil eller V-1 krydsermissil ) var et forsøg på noget nær en rumkanon. Superpistolen blev bygget i det franske departement Pas de Calais og blev planlagt af nazisterne som det mest destruktive " gengældelsesvåben ". Hun blev ødelagt af RAF i juli 1944 med Tallboy seismiske bomber .

Fra et praktisk synspunkt er det mest berømte det nylige forsøg på at lave en rumpistol af artilleriingeniør Gerald Bull på Project Babylon , som også var kendt i medierne som den "irakiske superpistol". I Babylon Bull-projektet brugte han sin erfaring fra High Altitude Research Project til at bygge en enorm kanon til Saddam Hussein i Irak . Dette våben ville, hvis det blev færdiggjort, være den første ægte rumpistol, der er i stand til at affyre objekter ud i rummet. Bull blev dog dræbt, før projektet var afsluttet, og resterne af kanonen blev ødelagt.

Efter Bulls død var det få mennesker, der for alvor forsøgte at bygge en rumpistol. Måske det mest lovende var "ultrahøjdeforskningsprojektet" i 1980'erne i USA, finansieret af udviklingen af et missilforsvarssystem . Den lette gaspistol udviklet på Livermore Laboratory blev brugt til at teste genstandes brandmodstand ved hastigheder op til 9 M . Hovedudvikler John Hunter grundlagde senere Jules Verne Launcher Company i 1996, men det har stadig ikke været i stand til at finde finansiering til multi-milliard dollar-projektet. I øjeblikket grundlagde han virksomheden "Quicklaunch".

Som et alternativ til lette gaskanoner er boostere såsom ramjet-motorer også blevet foreslået. Andre forslag bruger elektromagnetiske accelerationsmetoder såsom Gauss-kanonen og railgun .

I fantasy

Den første udgivelse af dette koncept var beskrivelsen af "Newtons kanonkugle" i 1728 i "Treatise on the System of the Universe", selvom dens formål hovedsageligt blev reduceret til et tankeeksperiment for at demonstrere tiltrækningskraften [4] .

Den nok mest berømte beskrivelse af rumkanonen er A Trip to the Moon af Jules Verne (baseret på stumfilmen A Trip to the Moon i 1902 ), hvor astronauter fløj til Månen i et rumskib opsendt fra en kanon. Også i forfatterens værk " Five Hundred Million Begums " er der en kanon bygget af professor Schulze, som (på grund af professorens tilsyn), i stedet for at ødelægge Franceville, sendte et projektil i lav kredsløb om Jorden.

Et andet berømt eksempel er den forstærkede brintkanon, der blev brugt af marsboerne til at invadere Jorden i romanen The War of the Worlds af H. G. Wells . Wells bruger også dette koncept i klimakset af filmen "The Shape of the Future " fra 1936. En lignende enhed dukkede op senere, for eksempel i filmen Rockets on the Moon fra 1967.

I Robert Heinleins roman "The Moon Hardly Lays ", blev en elektromagnetisk "katapult" brugt til at levere last fra Månen til Jorden, som i princippet er tæt på Gauss-pistolen . Der blev også foreslået projekter af en lignende katapult til levering af varer fra Jorden til Månen.

I rollespillet " Final Fantasy VIII " udviklet af Square Soft (nu kaldet Square Enix ), bliver mennesker sendt ud i rummet ved hjælp af en hybrid railgun / Gauss-kanon . I videospillet Ultima: Worlds of Adventure 2: Martian Dreams bygger Percival Lowell en rumpistol for at sende rumfartøjer til Mars .

I Nintendo -videospillet Paper Mario: The Thousand Year Door skyder hovedpersonen mod månen med en stor kanon ladet ved at detonere tusindvis af antropomorfe bomber. Dette præsenteres på en lidt komisk måde.

I videospilserien " Halo " bruges derudover en magnetisk forstærket kanon (Gauss-kanon ) som et overflade-til-luft- / rum-våben, såvel som til at sende objekter ud i rummet fra overfladen af en planet.

Se også

Noter

↑ Rumkanon affyrer satellit fra dybt i havet Arkiveret 8. september 2010 på Wayback Machine (downlink pr. 21.03.2017 [2049 dage])
↑ Maglev-skaberen opfordrer til at flyve ud i rummet med tog Arkiveret 4. marts 2012 på Wayback Machine (downlink fra 21/03/2017 [2049 dage])
↑ Racerkøreren David Purley overlevede mirakuløst et forfærdeligt styrt Arkiveret 25. maj 2011 på Wayback Machine
↑ Rumkanoner Arkiveret 25. april 2009 på Wayback Machine