El tranvía espacial es una variante asistida por levitación magnética del sistema de lanzamiento espacial . La instalación inicial de la 1ª generación será solo de carga, teniendo un origen en un pico de montaña a una altitud de 3 a 7 kilómetros con un tubo de evacuación que queda a nivel de la superficie local; se afirmó que alrededor de 150.000 toneladas podrían ponerse en órbita de esta manera en un año. Los pasajeros del sistema de segunda generación necesitarán tecnología más avanzada, y en lugar de un camino más largo, el tubo se curvará gradualmente hacia el final a una altitud de aire enrarecido a una altitud de 22 kilómetros, apoyado por levitación magnética , reduciendo las fuerzas g cuando la cápsula pasa del tubo de vacío a la atmósfera. La presentación de SPESIF 2010 indicó que Gen-1 podría completarse para 2020+ si la financiación comienza en 2010, Gen-2 para 2030+. [una]
James R. Powell inventó el concepto de levitación magnética superconductora en la década de 1960 con su colega Gordon Danby en el Laboratorio Nacional de Brookhaven . Gordon posteriormente se convirtió en el maglev moderno. [1] Más tarde, Powell cofundó StarTram, Inc. junto con el Dr. George Mace, un ingeniero aeroespacial , que trabajó anteriormente en el Laboratorio Nacional de Brookhaven de 1974 a 1997, especializándose en áreas como la calefacción de reingreso y el diseño de vehículos hipersónicos . [2]
El proyecto StarTram se publicó por primera vez en un artículo de 2001 [3] y se patentó, [4] citando un artículo de MagLifter de 1994. Desarrollado por John C. Mankins, [5] quien fue gerente de Investigación de conceptos avanzados en la NASA, el concepto MagLifter incluía asistencia de lanzamiento de levitación magnética para velocidades de varios cientos de m/s y trayectorias cortas, con una eficiencia prevista del 90 %. [6] Teniendo en cuenta que StarTram es esencialmente un MagLifter llevado a un grado mucho mayor, tanto MagLifter como StarTram se discutieron el año siguiente en un estudio conceptual de Zaha Hadid para el Centro Espacial Kennedy de la NASA , también revisado junto con Maglev 2000 con Powell y Danby. [7] [8] [9]
Un diseñador posterior desarrolla StarTram en una versión de primera generación, una versión de segunda generación y una versión 1.5 alternativa. [una]
John Rather, quien se desempeñó como Subdirector de Tecnología Espacial (Desarrollo de Programas) en la NASA, [10] dijo:
Un hecho poco conocido es que a mediados de la década de 1990, la sede de la NASA, el Centro de Vuelos Espaciales. Marshall y los principales innovadores privados han intentado cambiar los principales paradigmas de accesibilidad y exploración del espacio. Por lo general, estos esfuerzos han utilizado técnicas de lanzamiento electromagnético y enfoques novedosos para sistemas eléctricos de alta potencia en el espacio. ...
StarTram se concibió principalmente sobre el principio de reducir costos y aumentar la eficiencia de acceso al espacio en más de cien veces. ...
La viabilidad general y el costo del enfoque StarTram fueron confirmados en 2005 por un riguroso estudio de la "comisión de homicidios" realizado en el Laboratorio Nacional Sandia. [once]
La instalación de primera generación está destinada a acelerar un vehículo aéreo no tripulado con una sobrecarga de 30 g en un túnel de unos 130 kilómetros de longitud, evitando la pérdida de vacío mediante una ventana de plasma y compensando un aumento de presión en el túnel durante un breve periodo de tiempo. apertura de una persiana mecánica mediante la extracción de aire mediante una bomba MHD. (Ventana de plasma más grande que los diseños anteriores, consumo de energía estimado de 2,5 MW para un diámetro de 3 metros). [12] En el diseño de referencia, la salida está en la superficie del pico de una montaña de 6.000 metros de altura, donde las cápsulas de carga alcanzan una velocidad de 8,78 kilómetros por segundo y entran en órbita terrestre baja en un ángulo de 10 grados. Debido a la rotación de la Tierra cuando se dispara hacia el este, la velocidad adicional, mucho más alta que la velocidad orbital nominal, compensa las pérdidas durante el ascenso, incluidos 0,8 km/s por arrastre. [1] [13]
Un carguero de 40 toneladas de peso, 2 metros de diámetro y 13 metros de eslora experimentaría brevemente el impacto de la entrada atmosférica. Con un buen coeficiente de arrastre de forma de 0,09, la desaceleración máxima para un proyectil alargado lanzado hacia las montañas es momentáneamente de 20 g , pero se reduce a la mitad en los primeros 4 segundos y continúa disminuyendo a medida que pasa rápidamente sobre la mayor parte de la atmósfera restante.
En los primeros segundos después de salir del tubo de lanzamiento, la tasa de calentamiento con la forma de nariz óptima es de unos 30 kV/cm 2 en el punto de estancamiento, aunque mucho menor para la nariz más grande, pero cae por debajo de 10 kV/cm 2 después de unos pocos segundos. Se prevé refrigeración con agua de transpiración, consumo a corto plazo de hasta ≈ 100 litros/m 2 de agua por segundo. Se considera suficiente un pequeño porcentaje de la masa del proyectil en agua. [una]
El tubo del túnel en sí mismo para la primera generación no tiene superconductores, no requiere enfriamiento criogénico y ninguno de ellos es más alto que la altura circundante del paisaje. Excepto por el uso probable del almacenamiento de energía magnética superconductora como método de almacenamiento de electricidad, los imanes superconductores solo se encuentran en una nave espacial en movimiento, induciendo corriente en bucles de aluminio relativamente económicos en las paredes del túnel de aceleración, levantando la nave espacial con un espacio de 10 centímetros, mientras que el segundo juego de bucles de aluminio en las paredes lleva una corriente alterna, acelerando un motor síncrono lineal .
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