Avaruusase

Avaruusase  on tapa laukaista esine avaruuteen ampuma- aseella , kuten jättimäisellä kanuunalla tai sähkömagneettisella aseella . Viittaa ei-rakettimenetelmiin objektien laukaisemiseksi kiertoradalle .

Yhdysvaltain laivaston korkean korkeuden tutkimusprojektissa käytettiin 16 tuuman (406 mm) 100  kaliiperin (40 m) tykkiä, joka ampui 180 kilogramman ei-räjähtäviä panosammuksia, joiden kuononopeus oli 3 600  metriä sekunnissa ja saavutti maksimikorkeuden 180 kilometriä. Siksi tämä tykki sallii ammuksen suorittaa suborbitaalisen avaruuslennon .

Toistaiseksi mikään avaruusase ei kuitenkaan ole onnistuneesti laukaistanut esinettä kiertoradalle. Avaruusase itsessään ei pysty kuljettamaan kohdetta paikallaan olevalle kiertoradalle planeetan ympäri ilman, että objektille suoritetaan kurssin korjausta laukaisun jälkeen, koska itse ase on lentoratapiste ja kiertorata on suljettu lentorata. Eli ammuksen on silti oltava "vähän raketti".

Tekniset näkökohdat

Ammuksen kokemat suuret g -voimat tarkoittavat, että avaruusaseilla ei todennäköisesti pystytä turvallisesti sijoittamaan henkilöä tai herkkiä instrumentteja kiertoradalle, vaan ne rajoittuvat raskaan hyötykuorman tai satelliittien kuljettamiseen. Poikkeuksena ovat sähkömagneettiset aseet , joilla on teoriassa rajoittamattomat kiihtyvyysajat ja joissa ei ole piipua, mikä luo erittäin suuren ilmanvastusvoiman ammuksen nokkaan.

Ilmakehän vastus aiheuttaa lisävaikeuksia hallita jo ammutun ammuksen lentoa. Jos avaruusaseen piippu saavuttaa stratosfäärin ylemmän kerroksen, jossa ilma on vähemmän tiheää, nämä ongelmat ovat osittain ratkaistu.

Jos näihin perusongelmiin löydetään hyväksyttävät ratkaisut, avaruusase voisi kuljettaa hyötykuormia ulkoavaruuteen ennennäkemättömän alhaisella hinnalla, 550 dollaria kilogrammalta [1] [2] .

Laukaise kiertoradalle

Itse avaruusase ei pysty asettamaan esinettä vakaalle kiertoradalle Maan ympäri. Painovoimalait eivät salli vakaan kiertoradan saavuttamista ilman aktiivista hyötykuormaa, joka suorittaa laukaisun jälkeisiä lentokorjauksia. Rata voi olla parabolinen, hyperbolinen (jos liikkeen nopeus saavuttaa tai ylittää pakonopeuden ) tai elliptinen ( ensimmäinen avaruusnopeus ). Jälkimmäinen päättyy planeetan pintaan laukaisupisteeseen tai muuhun pisteeseen ottaen huomioon planeetan pyörimisen ja ilmakehän vastuksen. Tämä tarkoittaa, että korjaamaton ballistinen lentorata päätyy aina putoamiseen planeetalle ensimmäisellä kiertoradalla, jos laukaisu suoritetaan ensimmäisellä avaruusnopeudella. Kun ammus laukaistaan ​​toisella kosmisella nopeudella, se siirtyy Auringon ympärillä olevalle kiertoradalle, joka leikkaa maan kiertoradan, mutta tämä kiertorata voi muiden planeettojen häiriöistä johtuen muuttua eikä enää leikkaa maan kiertoradan kanssa ( gravitaatioliike ) . Joka tapauksessa vallankumousjaksot näillä Maan kiertoradoilla ja laukaistu ammus vaihtelevat, mikä johtaa etäisyyteen ammuksen ja maan törmäyshetken välillä.

Isaac Newton välttää tämän vastalauseen ajatuskokeilussaan olettamalla uskomattoman korkean vuoren, josta hänen tykkinsä ampuisi. Kuitenkin ammus tässä tapauksessa yleensä tekee silmukan planeetan ympäri ja palaa lähtöpisteeseen.

Suljetun kiertoradan saavuttamiseen suunniteltu hyötykuorma mahdollistaa ainakin jonkin verran kurssin korjausta päästäkseen uudelle kiertoradalle, joka ei leikkaa planeetan pintaa. Lisäksi rakettia voidaan käyttää lisäkorkeuden muutoksiin, kuten Quicklaunch-projektissa on suunniteltu.

On mahdollista, että monikappaleisessa gravitaatiojärjestelmässä, kuten Maa-Kuu -järjestelmässä , saattaa olla lentoratoja, jotka eivät ylitä Maan pintaa, mutta nämä reitit eivät todennäköisesti ole kovin yksinkertaisia ​​ja käteviä ja vaativat paljon enemmän energiaa .

Kiihtyvyys

Jos avaruusaseella on piipun pituus ( ) ja vaadittu nopeus on merkitty ( ), niin piipun kiihtyvyys ( ) voidaan laskea kaavalla:

(Kaava on oikea, jos oletetaan, että piipun kiihtyvyys on vakio.)

Esimerkiksi avaruusaseessa, jonka pystypiippu ulottuu maan pinnasta troposfääriin ja jonka pituus ( ) ~ 60 km ja nopeus ( ), joka riittää voittamaan Maan painovoiman ( toinen avaruusnopeus ) on 11,2 km/ s maan päällä, kiihtyvyys ( ) on teoriassa yli 1000 m/s² , mikä vastaa yli 100  g : n ylikuormitusta . Tämä on yli 3 kertaa ihmisen suurin sallittu ylikuormitus, joka on 20-35  g ~ 10 sekunnin ajan [3]

Tynnyrin pituuden kaksinkertaistaminen vähentää teoriassa ylikuormitusta puoleen (katso kaava).

Erittäin pitkillä tynnyrin pituuksilla (noin 2000 km) voit saada ihmiselle hyväksyttävän ylikuormituksen. Tässä tapauksessa on parempi sijoittaa tynnyri ei pystysuoraan, vaan vaakasuoraan, kunnes piippuraja saavuttaa avaruuden reunan ( 100 kilometrin korkeus).

Käytännön yrityksiä

Saksan toisen maailmansodan V-3-superaseohjelma (vähemmän tunnettu kuin ballistinen ohjus V-2 tai V-1 risteilyohjus ) oli yritys johonkin lähellä avaruustykkiä. Ranskan Pas de Calais'n departementtiin rakennetun superaseen natsit suunnittelivat tuhoisimmaksi " kostoaseeksi " . RAF tuhosi sen heinäkuussa 1944 Tallboyn seismisellä pommeilla .

Käytännön näkökulmasta tunnetuin on tykistöinsinööri Gerald Bullin äskettäinen yritys tehdä avaruusase Project Babylonissa , joka tunnettiin tiedotusvälineissä myös nimellä "Irakin superase". Babylon Bull -projektissa hän käytti kokemustaan ​​High Altitude Research Projectista rakentaakseen valtavan tykin Saddam Husseinille Irakissa . Tämä ase, jos se valmistuu, olisi ensimmäinen todellinen avaruusase, joka pystyy laukaisemaan esineitä avaruuteen. Bull kuitenkin tapettiin ennen projektin valmistumista ja tykin jäännökset tuhottiin.

Bullin kuoleman jälkeen harvat ihmiset yrittivät vakavasti rakentaa avaruusase. Ehkä lupaavin oli "ultrakorkeuden tutkimusprojekti" 1980-luvulla Yhdysvalloissa, jota rahoitettiin ohjuspuolustusjärjestelmän kehittämisellä . Livermoren laboratoriossa kehitetyllä kevyellä kaasupistoolilla testattiin esineiden palonkestävyyttä jopa 9  M nopeudella . Pääkehittäjä John Hunter perusti myöhemmin Jules Verne Launcher Companyn vuonna 1996, mutta se ei ole vieläkään löytänyt rahoitusta usean miljardin dollarin projektille. Tällä hetkellä hän perusti yrityksen "Quicklaunch".

Vaihtoehtona kevyille kaasuaseille on ehdotettu myös tehosteita, kuten ramjet-moottoreita. Muut ehdotukset käyttävät sähkömagneettisia kiihdytysmenetelmiä, kuten Gauss-tykki ja rautatykki .

Fantasiassa

Tämän käsitteen ensimmäinen julkaisu oli kuvaus "Newtonin kanuunankuulasta" vuonna 1728 "Trateatissa on the System of the Universe", vaikka sen tarkoitus oli pääasiassa pelkistetty ajatuskokeeksi vetovoiman osoittamiseksi [4] .

Todennäköisesti tunnetuin kuvaus avaruustykistä on Jules Vernen Matka kuuhun (perustuu mykkäelokuvaan Matka kuuhun vuonna 1902 ), jossa astronautit lensivät Kuuhun tykistä laukaistulla avaruusaluksella. Myös kirjailijan teoksessa " Five Hundred Million Begums " on professori Schulzen rakentama tykki, joka (professorin huolimattomuudesta johtuen) sen sijaan, että olisi tuhonnut Francevillen, lähetti ammuksen matalalle Maan kiertoradalle.

Toinen kuuluisa esimerkki on tehostettu vetykanuuna, jota marsilaiset käyttivät tunkeutuessaan Maahan H. G. Wellsin romaanissa The World War of the Worlds . Wells käyttää tätä käsitettä myös vuoden 1936 elokuvan "The Shape of the Future " huippukohdassa. Vastaava laite ilmestyi myöhemmin, esimerkiksi vuoden 1967 elokuvassa Rockets on the Moon.

Robert Heinleinin romaanissa "The Moon Hardly Lays " käytettiin sähkömagneettista "katapulttia" kuljettamaan rahtia Kuusta Maahan, joka on toimintaperiaatteeltaan lähellä Gauss-tykkiä . Siellä ehdotettiin myös samanlaisen katapultin hankkeita tavaroiden kuljettamiseksi Maasta Kuuhun.

Square Softin (nykyisin nimeltään Square Enix ) kehittämässä roolipelivideopelissä " Final Fantasy VIII " ihmiset lähetetään avaruuteen hybridirautatykillä /  Gauss - tykillä . Videopelissä Ultima: Worlds of Adventure 2 : Martian Dreams Percival Lowell rakentaa avaruusaseen lähettääkseen avaruusaluksia Marsiin .  

Nintendo - videopelissä Paper Mario: The Thousand Year Door päähenkilö ampuu kuuhun suurella tykillä, joka on ladattu räjäyttämällä tuhansia antropomorfisia pommeja. Tämä esitetään hieman koomisella tavalla.

Lisäksi " Halo " -videopelisarjassa magneettisesti tehostettua kanuunaa (Gauss-tykki ) käytetään pinta-ilma-  avaruusaseena  sekä esineiden laukaisemiseen avaruuteen planeetan pinnalta.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Avaruusase ampuu satelliitin syvältä merestä Arkistoitu 8. syyskuuta 2010 Wayback Machinessa (downlink 21.3.2017 [2049 päivää]) 
  2. ↑ Maglevin luoja kehottaa lentämään avaruuteen junalla . Arkistoitu 4. maaliskuuta 2012 Wayback Machinessa (downlink 21.3.2017 [2049 päivää]) 
  3. ↑ Kilpa-auton kuljettaja David Purley selvisi ihmeellisesti hirvittävästä kolarista Arkistoitu 25. toukokuuta 2011 Wayback Machinessa 
  4. ↑ Space Cannons arkistoitu 25. huhtikuuta 2009 Wayback Machinessa 

Linkit