Космическая пушка

Космическое ружье Quicklauncher

Космическая пушка , которую иногда называют пистолет Верна из - за его появления в От Земли до Луны по Жюля Верна , является метод запуска объекта в пространстве с использованием большого пистолета - или cannonlike структуру. Таким образом, космические пушки потенциально могут обеспечить неракетный способ запуска в космос . Было высказано предположение, что космические пушки могут выводить спутники на орбиту Земли (хотя для достижения стабильной орбиты потребуется движение спутника после запуска), а также могут запускать космический корабль за пределы гравитационного притяжения Земли в другие части Солнечной системы с помощью превышающийКосмическая скорость Земли составляет около 11,20 км / с (40 320 км / ч; 25 050 миль в час). Однако эти скорости слишком далеки от гиперзвукового диапазона для большинства практических силовых установок, а также могут привести к сгоранию большинства объектов из-за аэродинамического нагрева или разрывам из-за аэродинамического сопротивления . Поэтому более вероятным будущим использованием космических пушек будет запуск объектов на низкую околоземную орбиту , откуда можно будет запускать прикрепленные ракеты или «собирать» объекты с помощью маневрирующих орбитальных спутников. ^{[ необходима цитата ]}

В проекте HARP , 1960 - ый совместная оборона проект Соединенных Штатов и Канада, ВМС США 410 мм (16 дюймов) 100 калибра пушки используются для стрельбы на 180 кг (400 фунтов) снаряда на 3600 м / с (12960 км / ч; 8050 миль в час), достигнув апогея 180 км (110 миль), таким образом выполняя суборбитальный космический полет . Тем не менее, космическая пушка никогда не использовалась успешно для вывода объекта на орбиту или за пределы гравитационного поля Земли.

Технические проблемы [ править ]

Большая перегрузка, которую может испытать баллистический снаряд, запущенный таким образом, будет означать, что космическое орудие не сможет безопасно запускать людей или хрупкие инструменты, а будет ограничиваться грузовыми , топливными или прочными спутниками.

Выход на орбиту [ править ]

Сама по себе космическая пушка не способна выводить объекты на стабильную орбиту вокруг объекта (планеты или другого объекта), с которого она запускает их. Орбита представляет собой параболическую орбиту , гиперболическую орбиту или часть эллиптической орбиты, которая заканчивается на поверхности планеты в точке запуска или другой точке. Это означает, что нескорректированная баллистическая нагрузка всегда будет поражать планету в пределах ее первой орбиты, если только скорость не была настолько высока, что достигла или превысила космическую скорость . В результате все полезные нагрузки, предназначенные для выхода на замкнутую орбиту, должны, по крайней мере, выполнить какую-то коррекцию курса, чтобы создать другую орбиту, которая не пересекает поверхность планеты.

Ракету можно использовать для дополнительного разгона, как это запланировано как в проекте HARP, так и в проекте Quicklaunch . Величина такой коррекции может быть небольшой; Например, эталонный проект StarTram Generation 1 предусматривает в общей сложности 0,6 км / с (1300 миль в час) выгорания ракеты для поднятия перигея над атмосферой при выходе на низкую околоземную орбиту со скоростью 8 км / с (18 000 миль в час) . ^[1]

В системе с тремя или более крупными телами могла бы быть доступна траектория помощи гравитации, так что траектория тщательно нацеленного снаряда со скоростью убегания изменялась бы гравитационными полями других тел в системе, так что снаряд в конечном итоге вернулся бы на орбиту первоначальной планета с использованием только запуска delta-v . ^{[2] [3]}

Исаак Ньютон избежал этого возражения в своем мысленном эксперименте, разместив свою условную пушку на вершине высокой горы и постулировав ничтожное сопротивление воздуха. Если он находится на стабильной орбите, снаряд облетит планету и вернется на высоту запуска после одного витка (см . Пушечное ядро ​​Ньютона ). ^[4]

Ускорение [ править ]

Для космической пушки со стволом орудия длиной ( ) и необходимой скоростью ( ) ускорение ( ) определяется по следующей формуле: ^{[ необходима цитата ]}${\ displaystyle l}$${\ displaystyle v_ {e}}$${\ displaystyle a}$

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

Например, с космической пушкой с вертикальным «стволом», проходящим через земную кору и тропосферу , общей длиной ~ 60 км (37 миль) ( ) и скоростью ( ), достаточной, чтобы избежать гравитации Земли (космическая скорость , что составляет 11,2 км / с или 25000 миль в час на Земле), ускорение ( ) теоретически будет более 1000 м / с ² (3300 фут / с ² ), что превышает 100 g-сил , что примерно в 3 раза больше. человек толерантность к перегрузкам максимума 20 до 35 г ^[5] в течение \ 10 секунд такой стрельбы будет принимать.${\ displaystyle l}$${\ displaystyle v_ {e}}$${\ displaystyle a}$

Практические попытки [ править ]

Пушка V3 (1944-45) [ править ]

Немецкая программа пушки Фау-3 (менее известная, чем ракета Фау-2 или летающая бомба Фау-1 ) во время Второй мировой войны была попыткой построить что-то похожее на космическую пушку. Базирующееся в районе Па-де-Кале во Франции, оно должно было быть более разрушительным, чем другие нацистские « орудия мести ». Пушка была способна стрелять снарядами массой 140 кг (310 фунтов) и диаметром 15 см (5,9 дюйма) на расстояние 88 км (55 миль). Он был уничтожен бомбардировками британских ВВС с использованием блокбастеров Tallboy в июле 1944 года. ^[6] Пушка V-3 использовала ступенчатую силовую установку, что давало ей гораздо большую дальность действия.^{[ необходима цитата ]}

Исследовательский проект на сверхвысокой высоте (1985-95) [ править ]

Программа США по противоракетной обороне спонсировала исследовательский проект на сверхвысоких высотах (SHARP) в 1980-х годах. Это легкое газовое ружье, разработанное в Ливерморской лаборатории Лоуренса , использовалось для испытаний огнестрельных объектов на скорости 9 Махов .

Проект Вавилон (1988-90) [ править ]

Самой известной недавней попыткой создать космическое орудие стал проект инженера-артиллериста Джеральда Булла « Вавилон» , который также был известен в средствах массовой информации как «иракское сверхмощное ружье». Во время проекта «Вавилон» Булл использовал свой опыт в рамках проекта HARP, чтобы построить массивную пушку для Саддама Хусейна , лидера баасистского Ирака . Бык был убит до завершения проекта. ^[7]

Quicklaunch (1996-2016) [ править ]

После отмены SHARP ведущие разработчики Джон Хантер в 1996 году основали компанию Jules Verne Launcher Company и компанию Quicklaunch . По состоянию на сентябрь 2012 года Quicklaunch стремилась собрать 500 миллионов долларов для создания орудия, которое могло бы заправлять топливный склад или отправлять сыпучие материалы в космос. ^{[8] [9] [10]}

Ram-ускорители также были предложены в качестве альтернативы легким газовым пушкам. Другие предложения используют электромагнитные методы для ускорения полезной нагрузки, такие как койлганы и рельсотроны . ^{[ необходима цитата ]}

В художественной литературе [ править ]

Первой публикацией этой концепции может быть пушечное ядро ​​Ньютона в книге 1728 года «Трактат о системе мира» , хотя в основном оно использовалось как мысленный эксперимент относительно гравитации. ^[11]

Пожалуй, самые известные изображения космической пушки появляются в романе Жюля Верна 1865 года « С Земли на Луну» и его романе 1869 года « Вокруг Луны» (свободно интерпретируемом в фильме 1902 года «Путешествие на луну» ), в котором астронавты летают на Землю. Луна на борту корабля, запущенного из пушки. Другой известный пример используется марсианами для начала своего вторжения в книге Герберта Уэллса « Война миров » 1897 года . Уэллс также использовал эту концепцию в кульминации фильма 1936 года « Грядущие дела» . Устройство было показано в фильмах еще в 1967 году, таких как Ракета Жюля Верна на Луну .

В 1991 видеоигры Ultima: Миры Adventure 2: марсианских грез , Персиваль Лоуэлл строит космическую пушку , чтобы отправить космический корабль на Марс .

1992 видеоигры сталь Империя , стрелялка с стимпанк эстетикой, особенность космической пушки в своем седьмом уровне , который используется главным злодеем генерал Стайрон запустить себя на Луну.

В романе Ханну Раджаниеми « Фрактальный принц» 2012 года космическое орудие в «Джанна-пушке», питаемое ядерной бомбой мощностью 150 килотонн , используется для запуска космического корабля с Земли.

В видеоигре SOMA 2015 года используется космическая пушка, используемая для запуска спутников.

Убийство Джеральда Булла и орудие проекта «Вавилон» также послужили отправной точкой для романа Фредерика Форсайта 1994 года «Кулак Бога» . В новелле Ларри Бонда 2001 года и романе Lash-Up 2015 года Китай использует космическую пушку для уничтожения американских спутников GPS .

В ролевой игре 2004 года Paper Mario: The Thousand-Year Door деревня Боб-омбов использует космическую пушку, чтобы отправить Paper Mario и компанию на базу X-Naut на Луне.

Джеральд Булл и Проект Вавилон являются неотъемлемой частью сюжета романа Луизы Пенни 2015 года «Природа зверя» .

См. Также [ править ]

• Геостационарная орбита : круговая орбита на высоте 35 786 км (22 236 миль) над Землей, используемая спутниками связи.
• Пушечное ядро ​​Ньютона
• Кулак Бога
• ОСТРЫЙ
• Быстрый запуск
• StarTram
• Массовый драйвер
• Космический лифт
• Цикл запуска
• Лайткрафт
• Космический фонтан
• Тросовая тяга
• Нераакетный запуск в космос

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Испытания новой технологии могут достичь целей «космической» пушки ХАРП.
• Страница космической пушки ФАС
• Ядерная пушка Верна мощностью 150 килотонн
• Зеленый запуск