Kosmiczny pistolet - Space gun

Nie mylić z raygunem , rodzajem broni powszechnej w science fiction. Dla innych zastosowań, patrz Kosmiczny pistolet (ujednoznacznienie) .
Quicklauncher spacegun

Pistolet przestrzeń , czasami nazywany pistoletem Verne ze względu na jego wygląd w Z Ziemi na Księżyc przez Jules Verne , to metoda uruchomienia obiektu w przestrzeni za pomocą dużej broń - czy armaty -Jak struktury. Pistolety kosmiczne mogłyby zatem potencjalnie stanowić metodę nierakietowego startu w kosmos . Przypuszcza się, że działa kosmiczne mogą umieszczać satelity na orbicie Ziemi (chociaż do osiągnięcia stabilnej orbity konieczny byłby napęd satelity po starcie), a także mogłyby wystrzelić statki kosmiczne poza przyciąganie grawitacyjne Ziemi i do innych części Układu Słonecznego przez przekroczenie prędkości ucieczki Ziemi około 11,20 km/s (40 320 km/h; 25 050 mph). Jednak te prędkości są zbyt daleko w zakresie hipersonicznym dla większości praktycznych systemów napędowych, a także spowodowałyby spalenie większości obiektów z powodu nagrzewania aerodynamicznego lub rozerwanie przez opór aerodynamiczny . Dlatego bardziej prawdopodobnym przyszłym użyciem broni kosmicznych byłoby wystrzeliwanie obiektów na niską orbitę okołoziemską , skąd dołączone rakiety mogłyby być wystrzeliwane lub obiekty mogłyby być „zbierane” przez manewrujące satelity na orbicie.

W Projekcie HARP , wspólnym projekcie obronnym Stanów Zjednoczonych i Kanady z lat 60. XX wieku, armata US Navy kalibru 100 mm (16 cali ) została użyta do wystrzelenia pocisku 180 kg (400 funtów) z prędkością 3600 m/s (12960 km/h; 8050). mph), osiągając apogeum 180 km (110 mil), a tym samym wykonując lot suborbitalny . Jednak działo kosmiczne nigdy nie zostało z powodzeniem użyte do wystrzelenia obiektu na orbitę lub poza przyciąganie grawitacyjne Ziemi.

Problemy techniczne

Duża siła przeciążenia, której prawdopodobnie doświadczy pocisk balistyczny wystrzelony w ten sposób, oznaczałaby, że działo kosmiczne nie byłoby w stanie bezpiecznie wystrzelić ludzi lub delikatnych instrumentów, a raczej byłoby ograniczone do ładunków , paliwa lub wzmocnionych satelitów.

Dotarcie na orbitę

Samo działo kosmiczne nie jest w stanie umieścić obiektów na stabilnej orbicie wokół obiektu (planety lub innej), z którego je wystrzeliwuje. Orbita jest paraboliczna orbita , A hiperboliczny orbita , lub część eliptycznej orbicie , która kończy się na powierzchni planety w momencie uruchomienia lub innym punkcie. Oznacza to, że nieskorygowany ładunek balistyczny zawsze uderzy w planetę na jej pierwszej orbicie, chyba że prędkość będzie tak duża, że ​​osiągnie lub przekroczy prędkość ucieczki . W rezultacie wszystkie ładunki, które mają dotrzeć do zamkniętej orbity, muszą przynajmniej wykonać jakąś korektę kursu, aby stworzyć kolejną orbitę, która nie przecina powierzchni planety.

Rakieta może być użyta do dodatkowego doładowania, zgodnie z planem zarówno w projekcie HARP, jak i projekcie Quicklaunch . Wielkość takiej korekty może być niewielka; na przykład projekt referencyjny StarTram Generation 1 obejmuje spalanie rakiety z prędkością 0,6 km/s (1300 mph), aby podnieść perygeum znacznie ponad atmosferę podczas wchodzenia na niską orbitę okołoziemską z prędkością 8 km/s (18 000 mph) .

W układzie trzyciałowym lub większym, trajektoria wspomagania grawitacji może być dostępna, tak że starannie wycelowany pocisk z prędkością ucieczki będzie miał swoją trajektorię zmodyfikowaną przez pola grawitacyjne innych ciał w układzie tak, że pocisk w końcu powróci na orbitę początkową. planeta przy użyciu tylko delta-v uruchamiania .

Isaac Newton uniknął tego sprzeciwu w swoim eksperymencie myślowym, umieszczając swoje hipotetyczne działo na szczycie wysokiej góry i zakładając znikomy opór powietrza. Gdyby był na stabilnej orbicie, pocisk okrążyłby planetę i powróciłby na wysokość startu po jednej orbicie (patrz kula armatnia Newtona ).

Przyśpieszenie

Dla działa kosmicznego z lufą o długości ( ) i wymaganej prędkości ( ) przyspieszenie ( ) określa następujący wzór:

Na przykład, z działem kosmicznym z pionową „lufą” przechodzącą zarówno przez skorupę ziemską, jak i troposferę , o łącznej długości ~60 km (37 mil) ( ) i prędkości ( ) wystarczającej do ucieczki przed grawitacją Ziemi ( prędkość ucieczki , co wynosi 11,2 km/s lub 25 000 mph na Ziemi), przyspieszenie ( ) teoretycznie byłoby większe niż 1000 m/s 2 (3300 ft/s 2 ), czyli ponad 100 sił g , czyli około 3 razy ludzkiej tolerancji wartości g o maksymalnie 20 do 35 g w ciągu ~ 10 sekund tak, że wypalanie obliczenia take.This nie bierze się pod uwagę zmniejszającą prędkość ewakuacji przy większych wysokościach.

Praktyczne próby

Dwa odcinki Projekt Babylon pistoletu
Projekt HARP , prototyp broni kosmicznej.

Działo V3 (1944-45)

Niemiecki program armat V-3 (mniej znany niż rakieta V-2 czy latająca bomba V-1 ), w czasie II wojny światowej był próbą zbudowania czegoś zbliżonego do kosmicznego działa. Oparta na obszarze Pas-de-Calais we Francji miała być bardziej niszczycielska niż inne nazistowskie „ bronie zemsty ”. Działo było zdolne do wystrzeliwania pocisków o średnicy 140 kg (310 funtów), 15 cm (5,9 cala) na odległość 88 km (55 mil). Został zniszczony przez bombardowanie RAF przy użyciu bomb Tallboy w lipcu 1944. Działo V-3 używało napędu etapowego, co dawało mu znacznie większy zasięg.

Projekt badawczy na bardzo dużych wysokościach (1985-95)

Amerykański program obrony przed rakietami balistycznymi sponsorował w latach 80. projekt badawczy SHARP ( Super High Altitude Research Project ). Opracowany w Lawrence Livermore Laboratory , jest to pistolet na gaz świetlny i był używany do testowania obiektów ogniowych z prędkością 9 Macha .

Projekt Babilon (1988-90)

Najwybitniejszym ostatnia próba, aby przestrzeń była broń artyleryjska inżynier Gerald Bull „s Projekt Babilon , który był również znany jako«irackiego nadarmata»przez media. Podczas Projektu Babilon, Bull wykorzystał swoje doświadczenie z Projektu HARP, aby zbudować ogromną armatę dla Saddama Husajna , przywódcy Iraku Ba'athist . Bull został zamordowany przed zakończeniem projektu.

Szybki start (1996-2016)

Po anulowaniu programu SHARP, główny programista John Hunter założył w 1996 roku Jules Verne Launcher Company oraz firmę Quicklaunch . Od września 2012 r. Quicklaunch starał się zebrać 500 milionów dolarów na zbudowanie działa, które mogłoby zatankować skład paliwa lub wysłać materiały sypkie w kosmos.

Akceleratory ramowe zostały również zaproponowane jako alternatywa dla pistoletów na gaz lekki. Inne propozycje wykorzystania technik elektromagnetycznych przyspieszonego ładunek danych, taki jak coilguns i railguns .

W fikcji

Strzelanie z kosmicznego pistoletu w filmie Juliusza Verne'a Z Ziemi na Księżyc

Pierwszą publikacją tej koncepcji może być kula armatnia Newtona w książce A Treatise of the System of the World z 1728 r. , chociaż była ona głównie wykorzystywana jako eksperyment myślowy dotyczący grawitacji.

Być może najsłynniejsze przedstawienia broni kosmicznej pojawiają się w powieści Julesa Verne'a z 1865 roku From the Earth to the Moon i jego powieści Around the Moon z 1869 roku (w luźnej interpretacji filmu Le Voyage dans la Lune z 1902 roku ), w której astronauci lecą na Księżyc na pokładzie statku wystrzelonego z armaty. Inny znany przykład został wykorzystany przez Marsjan do rozpoczęcia inwazji w książce HG Wellsa z 1897 r. „Wojna światów” . Wells wykorzystał tę koncepcję również w kulminacyjnym filmie z 1936 r. Rzeczy, które nadejdą . Urządzenie pojawiło się w filmach dopiero w 1967 roku, takich jak Rocket to the Moon Juliusza Verne'a .

W 1991 gier Ultima: Worlds of Adventure 2: marsjańskich snów , Percival Lowell buduje broń przestrzeń, aby wysłać statek kosmiczny na Marsa .

Gra wideo Steel Empire z 1992 roku , strzelanka utrzymana w steampunkowej estetyce, zawiera kosmiczną broń na siódmym poziomie, której główny złoczyńca, generał Styron, używa do wystrzelenia się na Księżyc.

W serii anime Mobile Suit Gundam SEED z serii Gundam kosmiczne pistolety są używane w portach kosmicznych na Ziemi do wysyłania statków w kosmos. Przez całą wojnę te porty kosmiczne są uważane za strategiczne miejsca przez obie strony i są miejscem bitew zarówno poza, jak i na ekranie.

W powieści Hannu Rajaniemi z 2012 roku The Fractal Prince , kosmiczna broń w „Jannah-of-the-cannon”, zasilana 150-kilotonową bombą atomową , jest używana do wystrzelenia statku kosmicznego z Ziemi.

Gra SOMA z 2015 roku zawiera kosmiczną broń używaną do wystrzeliwania satelitów.

Zabójstwo Geralda Bulla i broń Project Babylon były również punktem wyjścia dla powieści Fredericka Forsytha z 1994 roku The Fist of God . W powieści Larry'ego Bonda z 2001 roku i powieści Lash-Up z 2015 roku Chiny używają kosmicznego pistoletu do niszczenia amerykańskich satelitów GPS .

W 2004 roku w grze RPG Paper Mario: The Thousand-Year Door wioska Bob-ombs używa kosmicznego pistoletu, aby wysłać Paper Mario i firmę do bazy X-Naut na Księżycu.

Gerald Bull i Project Babylon są integralną częścią fabuły powieści Louise Penny z 2015 roku The Nature of the Beast .

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki