Pistola espacial

Un arma espacial  es un método para lanzar un objeto al espacio exterior utilizando un arma de fuego , como un cañón enorme o una pistola electromagnética . Se refiere a métodos sin cohetes para lanzar objetos en órbita .

El Proyecto de Investigación de Gran Altitud de la Marina de los EE. UU . utilizó un cañón de 406 mm (  16 pulgadas ) y calibre 100 (40 m) que disparó proyectiles de carga no explosiva de 180 kilogramos con una velocidad inicial de 3.600  metros por segundo que alcanzó una altitud máxima de 180 kilómetros. Por lo tanto, este cañón permite que el proyectil realice un vuelo espacial suborbital .

Sin embargo, hasta ahora, ningún arma espacial ha lanzado con éxito un objeto en órbita. El arma espacial en sí no es capaz de colocar un objeto en una órbita estacionaria alrededor de un planeta sin realizar una corrección de rumbo en el objeto después del lanzamiento, porque el arma en sí es un punto de trayectoria y la órbita es una trayectoria cerrada. Es decir, el proyectil todavía tiene que ser "un poco como un cohete".

Aspectos técnicos

Las grandes fuerzas g experimentadas por el proyectil significan que lo más probable es que las armas espaciales no puedan colocar de manera segura a una persona o instrumentos frágiles en órbita, sino que se limitarán a entregar cargas útiles o satélites de servicio pesado. La excepción son las armas electromagnéticas , que teóricamente tienen tiempos de aceleración ilimitados y no tienen cañón, lo que crea una fuerza de resistencia del aire extremadamente alta que actúa sobre la punta del proyectil.

La resistencia atmosférica crea dificultades adicionales para controlar el vuelo de un proyectil ya disparado. Si el cañón de un arma espacial alcanza las capas superiores de la estratosfera, donde el aire es menos denso, entonces estos problemas se resuelven parcialmente.

Si se pueden encontrar soluciones aceptables a estos problemas básicos, la pistola espacial podría lanzar cargas útiles al espacio exterior a un bajo costo sin precedentes de $550 por kilogramo [1] [2] .

Lanzamiento en órbita

El arma espacial en sí es incapaz de colocar un objeto en una órbita estable alrededor de la Tierra. Las leyes de la gravedad no permiten lograr una órbita estable sin una carga útil activa que realice correcciones de vuelo posteriores al lanzamiento. La trayectoria puede ser parabólica, hiperbólica (si la velocidad de movimiento alcanzará o superará la velocidad de escape ), o elíptica ( primera velocidad espacial ). Este último termina en la superficie del planeta en el punto de lanzamiento o en otro punto, teniendo en cuenta la rotación del planeta y la resistencia atmosférica. Esto significa que la trayectoria balística no corregida siempre terminará en una caída al planeta dentro de la primera órbita si el lanzamiento se realiza a la primera velocidad espacial. Cuando se lanza a una segunda velocidad cósmica, el proyectil entra en una órbita alrededor del Sol, que se cruza con la órbita de la Tierra, sin embargo, esta órbita, debido a las perturbaciones de otros planetas, puede cambiar y ya no se cruza con la órbita de la Tierra ( maniobra gravitacional ) . En cualquier caso, los períodos de revolución en estas órbitas de la Tierra y el proyectil lanzado serán diferentes, lo que dará lugar a una distancia entre el momento de colisión del proyectil y la Tierra.

Isaac Newton evita esta objeción en su experimento mental al suponer una montaña increíblemente alta desde la cual dispararía su cañón. Sin embargo, el proyectil en este caso, por regla general, dará una vuelta alrededor del planeta y regresará al punto de partida.

Una carga útil diseñada para lograr una órbita cerrada permitirá al menos cierta corrección de rumbo para entrar en una nueva órbita que no se cruce con la superficie del planeta. Además, el cohete se puede utilizar para cambios de altitud adicionales, según lo previsto en el proyecto Quicklaunch.

Es posible que en un sistema gravitacional de múltiples cuerpos como el sistema Tierra-Luna , pueda haber trayectorias que no crucen la superficie de la Tierra, pero es probable que estas trayectorias no sean muy simples y convenientes y requieran mucha más energía. .

Aceleración

Si la pistola espacial tiene una longitud de cañón ( ), y la velocidad requerida se indica con ( ), entonces la aceleración ( ) en el cañón se puede calcular mediante la fórmula:

(La fórmula es correcta si suponemos que la aceleración en el barril es constante).

Por ejemplo, en un arma espacial con un cañón vertical que se extiende desde la superficie de la tierra hasta la troposfera , que tiene una longitud ( ) ~ 60 km , y una velocidad ( ) suficiente para vencer la gravedad de la Tierra ( segunda velocidad espacial ) es 11,2 km/ s en la Tierra, entonces la aceleración ( ) será teóricamente superior a 1000 m/s² , lo que equivale a una sobrecarga de más de 100  g . Esto es más de 3 veces la sobrecarga máxima permitida para una persona, que es de 20 a 35  g durante ~10 segundos [3]

Duplicar la longitud del cañón teóricamente reduce la sobrecarga a la mitad (ver fórmula).

Con longitudes de cañón muy largas (alrededor de 2000 km), puede obtener una sobrecarga aceptable para una persona. En este caso, es mejor colocar el cañón no verticalmente, sino horizontalmente hasta que el corte del cañón alcance el borde del espacio ( altitud de 100 kilómetros ).

Intentos prácticos

El programa alemán de supercañón V-3 de la Segunda Guerra Mundial (menos conocido que el misil balístico V-2 o el misil de crucero V-1 ) fue un intento de algo parecido a un arma espacial. Construido en el departamento francés de Pas de Calais , el supercañón fue planeado por los nazis como el " arma de represalia " más destructiva . La RAF la destruyó en julio de 1944 con bombas sísmicas Tallboy .

Desde un punto de vista práctico, el más famoso es el reciente intento de hacer un arma espacial por parte del ingeniero de artillería Gerald Bull en el Proyecto Babilonia , que también fue conocido en los medios como el "supercañón iraquí". En el proyecto Babylon Bull, usó su experiencia del Proyecto de Investigación de Gran Altitud para construir un enorme cañón para Saddam Hussein en Irak . Esta arma, si se completa, sería la primera arma espacial real capaz de lanzar objetos al espacio. Sin embargo, Bull murió antes de que se completara el proyecto y los restos del cañón fueron destruidos.

Después de la muerte de Bull, pocas personas intentaron seriamente construir un arma espacial. Quizás el más prometedor fue el "proyecto de investigación de ultraaltitud" en la década de 1980 en los Estados Unidos, financiado por el desarrollo de un sistema de defensa antimisiles . El cañón de gas ligero desarrollado en el Laboratorio Livermore se utilizó para probar la resistencia al fuego de objetos a velocidades de hasta 9  M. El desarrollador principal, John Hunter, fundó más tarde Jules Verne Launcher Company en 1996, pero aún no ha podido encontrar fondos para el proyecto multimillonario. Actualmente, fundó la empresa "Quicklaunch".

Como alternativa a las pistolas de gas ligero, también se han propuesto propulsores como los motores estatorreactores. Otras propuestas utilizan métodos de aceleración electromagnética como el cañón Gauss y el cañón de riel .

En la fantasía

La primera publicación de este concepto fue la descripción de la "bala de cañón de Newton" en 1728 en el "Tratado sobre el Sistema del Universo", aunque su propósito se redujo principalmente a un experimento mental para demostrar la fuerza de atracción [4] .

Probablemente la descripción más famosa del cañón espacial es A Trip to the Moon de Jules Verne (basada en la película muda A Trip to the Moon de 1902 ), en la que los astronautas volaron a la Luna en una nave espacial lanzada desde un cañón. Además, en la obra del escritor " Five Hundred Million Begums " hay un cañón construido por el profesor Schulze, que (debido a la supervisión del profesor), en lugar de destruir Franceville, envió un proyectil a la órbita terrestre baja.

Otro ejemplo famoso es el cañón de hidrógeno propulsado que utilizaron los marcianos para invadir la Tierra en la novela La guerra de los mundos de H. G. Wells . Wells también utiliza este concepto en el clímax de la película de 1936 "La forma del futuro ". Un dispositivo similar apareció más tarde, por ejemplo, en la película Rockets on the Moon de 1967.

En la novela de Robert Heinlein "The Moon Hardly Lays ", se utilizó una "catapulta" electromagnética para llevar la carga de la Luna a la Tierra, que en principio está cerca de la pistola Gauss . Allí también se propusieron proyectos de una catapulta similar para la entrega de mercancías desde la Tierra a la Luna.

En el videojuego de rol " Final Fantasy VIII " desarrollado por Square Soft (ahora llamado Square Enix ), los humanos son enviados al espacio usando un cañón de riel híbrido /  cañón  Gauss . En el videojuego Ultima: Worlds of Adventure 2: Martian Dreams , Percival Lowell construye un arma espacial para enviar naves espaciales a Marte .

En el videojuego de Nintendo Paper Mario: The Thousand Year Door , el protagonista dispara a la luna con un gran cañón cargado detonando miles de bombas antropomórficas. Esto se presenta de una manera algo cómica.

Además, en la serie de videojuegos " Halo ", se utiliza un cañón potenciado magnéticamente (cañón de Gauss ) como arma tierra-aire  /  espacial, así como para lanzar objetos al espacio desde la superficie de un planeta.

Véase también

Notas

  1. ↑ El arma espacial dispara un satélite desde las profundidades del océano Archivado el 8 de septiembre de 2010 en Wayback Machine (enlace descendente al 21/03/2017 [2049 días]) 
  2. ↑ El creador de Maglev insta a volar al espacio en tren . Archivado el 4 de marzo de 2012 en Wayback Machine (enlace descendente al 21/03/2017 [2049 días]) 
  3. ↑ El piloto de carreras David Purley sobrevivió milagrosamente a un terrible accidente . Archivado el 25 de mayo de 2011 en Wayback Machine . 
  4. ↑ Cañones espaciales Archivado el 25 de abril de 2009 en Wayback Machine . 

Enlaces