Delta V mínimo para uma área de preparação no espaço cislunar para um canhão espacial vertical

AlanSE

2014-02-21 03:21:20 UTC

view on stackexchange narkive permalink

As armas espaciais têm muitos fatores de confusão para chegar ao LEO. O projétil deve ser um foguete capaz de grande delta v para circular a órbita. Então, dar mais velocidade lateral requer um ângulo de lançamento mais raso, o que torna o (já problemático) arrasto ainda pior. Ambos os problemas seriam mitigados se o destino fosse mudado de LEO para outro lugar e a arma disparasse quase exatamente na vertical. Se você pudesse fazer isso, enviar suprimentos regulares para algum lugar no espaço Terra-Lua teria vantagens.

Como um qualificador, isso requer velocidades maiores do que LEO, que não poderia ser entregue com uma arma de gás leve. Essas velocidades sem precedentes seriam muito difíceis de atingir, mas ainda é possível, em teoria, com uma arma ferroviária ou arma Gauss, por exemplo. Na verdade, tenho algo muito mais radical em mente. Agnóstico quanto ao tipo de arma, o problema de um baixo caminho Delta V para algum lugar que não colida com a Terra é uma questão interessante.

Digamos, por exemplo, que atiramos verticalmente para cima da Terra mirando para EML-1. Percebi em um simulador orbital que este é o inverso do tempo de apenas cair daquele ponto. Aqui, uma partícula de teste começa no que seria ser EML-1, mas é estacionária no quadro de referência CM Terra-lua. Portanto, a partícula de teste está movendo $ 0,86 \ text {km} / \ text {s} $ em relação ao quadro de referência EML-1.

simple fall

Mas eu negligenciei o rotação da própria Terra. O próprio equador tem uma velocidade de $ 0,46 \ text {km} / \ text {s} $, o que afetará a mecânica de aproximação do EML-1, se lançado direto do solo. Mesmo um tiro perfeitamente vertical seguiria uma órbita altamente elíptica (embora pudesse colidir com a Terra). Acho que isso reduziria o Delta V a EML-1, mas a matemática não é óbvia.

Pergunta:

Com um único tiro, seria possível atingir a velocidade de & da posição EML-1 ou 2 sem usar qualquer propelente a bordo?
Caso contrário, qual seria o Delta V mínimo necessário para alcance L1,2,3,4,5, ou qualquer área de teste que não seja uma órbita caótica e não colida com a Terra ou a Lua?

Em um sentido infantil de como as colinas trabalho, eu posso rolar uma bola até o topo, e ela pode se equilibrar lá, com um tiro perfeito. Isso pode não ser tão simples, mas não tenho certeza.

Um flashback obrigatório para [Columbiad] de Júlio Verne (https://en.wikipedia.org/wiki/Columbiad). Receio que você tenha que adicionar outro grau de liberdade ao problema (inclinação do eixo).

Você ainda tem o problema de que, a menos que seu projétil seja realmente grande, você não o conseguirá através da atmosfera, ponto final, não importa a velocidade de lançamento.

@LorenPechtel E a opção nuclear só seria usada para cargas úteis na casa dos 10s de toneladas, no mínimo. Não consigo nem imaginar qual seria o limite superior, se houver um seria devido à geologia. As forças limitantes e o aquecimento vêm na fase de aceleração. SHARP e Quicklaunch queriam enviar coisas minúsculas à velocidade orbital. Você poderia facilmente lançar algo 100x essas massas em sqrt (2) vezes a velocidade, particularmente com a espessura de massa menor do ângulo e da altitude.

Logicamente, seu limite superior para esse problema seria a velocidade de escape da Terra de 11,2 km / s. Também parece que o EML-2 será ligeiramente mais fácil de alcançar do que o EML-1 em termos de orçamento de ΔV.

@JerardPuckett Mas por quê? Se contarmos apenas o Delta V para coincidir com a velocidade tangencial, então o raio do EML-2 é obviamente maior do que o EML-1, e a velocidade angular é a mesma para ambos. Portanto, se estivermos apenas indo de estacionário para igualar a velocidade, o EML-1 vence. Mas então há um efeito de assistência gravitacional ...