Vesmírná zbraň

Vesmírná zbraň  je metoda vypuštění objektu do vesmíru pomocí střelné zbraně , jako je obří dělo nebo elektromagnetická zbraň . Odkazuje na neraketové metody vypouštění objektů na oběžnou dráhu .

Výzkumný projekt amerického námořnictva ve vysoké nadmořské výšce používal 16palcový (406 mm) 100metrový  kanon ( 40 m), který vystřeloval 180 kilogramové nevýbušné náboje s úsťovou rychlostí 3 600  metrů za sekundu , které dosáhly maximální výšky 180 kilometrů. Proto toto dělo umožňuje projektilu provést suborbitální vesmírný let .

Dosud však žádné vesmírné dělo nikdy úspěšně nevypustilo objekt na oběžnou dráhu. Samotné vesmírné dělo není schopné dopravit objekt na stacionární oběžnou dráhu kolem planety bez provedení korekce kurzu na objekt po startu, protože samotné dělo je bodem trajektorie a oběžná dráha je uzavřená trajektorie. To znamená, že projektil musí být stále „trochu raketový“.

Technické aspekty

Velké g -síly, kterým projektil čelí, znamenají, že s největší pravděpodobností vesmírná děla nebudou schopna bezpečně umístit osobu nebo křehké nástroje na oběžnou dráhu, ale budou omezena na doručování těžkých nákladu nebo satelitů. Výjimkou jsou elektromagnetické zbraně , které mají teoreticky neomezené časy zrychlení a nemají hlaveň, což vytváří extrémně vysoký odpor vzduchu působící silou na nos střely.

Atmosférický odpor vytváří další potíže při řízení letu již vystřeleného projektilu. Pokud se hlaveň vesmírného děla dostane do horních vrstev stratosféry, kde je vzduch méně hustý, pak jsou tyto problémy částečně vyřešeny.

Pokud lze nalézt přijatelná řešení těchto základních problémů, vesmírné dělo by mohlo doručit užitečné zatížení do vesmíru za bezprecedentně nízkou cenu 550 $ za kilogram [1] [2] .

Start na oběžnou dráhu

Samotné vesmírné dělo není schopno umístit objekt na stabilní oběžnou dráhu kolem Země. Zákony gravitace neumožňují dosáhnout stabilní oběžné dráhy bez aktivního nákladu, který provádí korekce letu po startu. Trajektorie může být parabolická, hyperbolická (pokud rychlost pohybu dosáhne nebo překročí únikovou rychlost ) nebo eliptická ( první prostorová rychlost ). Ten končí na povrchu planety v místě startu nebo v jiném bodě, s přihlédnutím k rotaci planety a atmosférickému odporu. To znamená, že nekorigovaná balistická trajektorie vždy skončí pádem na planetu na první oběžné dráze, pokud je start proveden první vesmírnou rychlostí. Při vypuštění druhou kosmickou rychlostí se projektil dostane na oběžnou dráhu kolem Slunce, která se protíná s oběžnou dráhou Země, tato dráha se však vlivem poruch z jiných planet může změnit a již se neprotíná s dráhou Země ( gravitační manévr ) . V každém případě se budou periody otáčení na těchto drahách Země a vypuštěného projektilu lišit, což povede ke vzdálenosti mezi okamžikem srážky projektilu a Země.

Isaac Newton se ve svém myšlenkovém experimentu této námitce vyhýbá tím, že předpokládá neuvěřitelně vysokou horu, ze které by střílelo jeho dělo. Střela však v tomto případě zpravidla udělá smyčku kolem planety a vrátí se do výchozího bodu.

Užitečné zatížení navržené k dosažení uzavřené oběžné dráhy umožní alespoň určitou korekci kurzu pro vstup na novou dráhu, která se neprotíná s povrchem planety. Kromě toho lze raketu použít pro dodatečné změny výšky, jak je plánováno v projektu Quicklaunch.

Je možné, že v gravitačním systému s více tělesy, jako je systém Země-Měsíc , mohou existovat trajektorie, které neprotínají povrch Země, ale tyto cesty pravděpodobně nebudou příliš jednoduché a pohodlné a vyžadují mnohem více energie. .

Zrychlení

Pokud má kosmická zbraň délku hlavně ( ) a požadovaná rychlost je označena ( ), pak lze zrychlení ( ) v hlavni vypočítat podle vzorce:

(Vzorec je správný, pokud předpokládáme, že zrychlení v hlavni je konstantní.)

Například u vesmírného děla se svislou hlavní sahající od zemského povrchu k troposféře , což je délka ( ) ~ 60 km a rychlost ( ) dostatečná k překonání zemské gravitace ( druhá vesmírná rychlost ) je 11,2 km/ s na Zemi, pak bude zrychlení ( ) teoreticky větší než 1000 m/s² , což odpovídá přetížení více než 100  g . To je více než trojnásobek maximálního přípustného přetížení pro osobu, které je od 20 do 35  g po dobu ~10 sekund [3]

Zdvojnásobení délky hlavně teoreticky sníží přetížení na polovinu (viz vzorec).

Při velmi dlouhých délkách hlavně (asi 2000 km) můžete získat přetížení, které je pro člověka přijatelné. V tomto případě je lepší umístit hlaveň ne svisle, ale vodorovně, dokud výřez hlavně nedosáhne okraje prostoru ( výška 100 kilometrů ).

Praktické pokusy

Německý program supergun V-3 z druhé světové války (méně známý než balistická střela V-2 nebo řízená střela V-1 ) byl pokusem o něco blízkého vesmírnému dělu. Supergun, postavený ve francouzském departementu Pas de Calais , byl nacisty plánován jako nejničivější „ zbraň odvety “. Byla zničena RAF v červenci 1944 seismickými bombami Tallboy .

Z praktického hlediska je nejznámější nedávný pokus vyrobit vesmírné dělo dělostřeleckého inženýra Geralda Bulla na Projektu Babylon , který byl také mediálně známý jako „irácká superguna“. V projektu Babylon Bull využil své zkušenosti z High Altitude Research Project ke stavbě obrovského děla pro Saddáma Husajna v Iráku . Tato zbraň, pokud by byla dokončena, by byla první skutečnou vesmírnou zbraní schopnou vypouštět předměty do vesmíru. Bull byl však zabit ještě před dokončením projektu a zbytky děla byly zničeny.

Po Bullově smrti se jen málo lidí vážně pokoušelo postavit vesmírnou zbraň. Snad nejslibnější byl „výzkumný projekt v ultravysoké výšce“ v 80. letech ve Spojených státech, financovaný vývojem systému protiraketové obrany . Lehká plynová pistole vyvinutá v Livermore Laboratory byla použita k testování požární odolnosti předmětů při rychlostech až 9  M . Vedoucí vývojář John Hunter později v roce 1996 založil společnost Jules Verne Launcher Company, ale ta stále nedokázala najít finance na projekt v hodnotě mnoha miliard dolarů. V současné době založil společnost "Quicklaunch".

Jako alternativa k lehkým plynovým zbraním byly také navrženy posilovače, jako jsou náporové motory. Jiné návrhy používají metody elektromagnetického zrychlení, jako je Gaussovo dělo a railgun .

Ve fantazii

První publikací tohoto konceptu byl popis „Newtonovy dělové koule“ v roce 1728 v „Pojednání o systému vesmíru“, i když jeho účel byl redukován především na myšlenkový experiment k demonstraci síly přitažlivosti [4] .

Asi nejznámějším popisem vesmírného děla je Výlet na Měsíc od Julese Verna (podle němého filmu Výlet na Měsíc z roku 1902 ), ve kterém astronauti letěli na Měsíc v kosmické lodi vypouštěné z děla. Ve spisovatelově díle " Pět set milionů begumů " je také dělo postavené profesorem Schulzem, které (kvůli profesorově nedopatření) místo zničení Franceville vyslalo projektil na nízkou oběžnou dráhu Země.

Dalším slavným příkladem je zesílené vodíkové dělo používané Marťany k invazi na Zemi v románu Válka světů od H. G. Wellse . Wells také používá tento koncept ve vyvrcholení filmu z roku 1936 „The Shape of the Future “. Podobné zařízení se později objevilo například ve filmu Rockets on the Moon z roku 1967.

V románu Roberta Heinleina „ Měsíc sotva leží “, byl k dopravení nákladu z Měsíce na Zemi použit elektromagnetický „katapult“, který je principiálně blízký Gaussově zbrani . Byly tam navrženy i projekty podobného katapultu pro dopravu zboží ze Země na Měsíc.

Ve videohře na hraní rolí „ Final Fantasy VIII “ vyvinuté Square Soft (nyní nazvanou Square Enix ) jsou lidé posláni do vesmíru pomocí hybridního railgunu  /  Gaussova kanónu . Ve videohře Ultima: Worlds of Adventure 2: Martian Dreams sestrojí Percival Lowell vesmírné dělo , aby mohl poslat vesmírnou loď na Mars .

Ve videohře pro Nintendo Paper Mario: The Thousand Year Door hlavní hrdina střílí na Měsíc velkým kanónem nabitým odpalováním tisíců antropomorfních bomb. To je podáno poněkud komickým způsobem.

Kromě toho se v sérii videoher „ Halo “ používá magneticky zesílené dělo (Gaussovo dělo ) jako zem-vzduch  /  vesmírná zbraň a také k vypouštění objektů do vesmíru z povrchu planety.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Vesmírné dělo vystřeluje satelit z hlubin oceánu Archivováno 8. září 2010 na Wayback Machine (stahování ke dni 21. 3. 2017 [2049 dní]) 
  2. ↑ Tvůrce Maglev vyzývá k letu do vesmíru vlakem Archivováno 4. března 2012 na Wayback Machine (stahování ke dni 21. 3. 2017 [2049 dní]) 
  3. ↑ Závodní jezdec David Purley jako zázrakem přežil děsivou havárii Archivováno 25. května 2011 na Wayback Machine 
  4. ↑ Space Cannons Archived 25. dubna 2009 na Wayback Machine 

Odkazy