Космическая пушка
Космическая пушка — метод запуска объекта в космическое пространство с помощью огнестрельного оружия типа огромной пушки или электромагнитной пушки. Относится к безракетным методам вывода объектов на орбиту.
В проекте высотных исследований Военно-морских сил США использовалась 16-дюймовая (406 мм) пушка с длиной ствола 100 калибров (40 м), стрелявшая 180-килограммовыми снарядами без разрывного заряда, имевшими начальную скорость 3600 метров в секунду, которые достигали максимальной высоты 180 километров. Следовательно, эта пушка позволяет снаряду выполнить суборбитальный космический полёт.
Однако пока ни одна космическая пушка ни разу не осуществила успешный запуск объекта на орбиту. Космическая пушка сама по себе не способна доставить объект на стационарную орбиту вокруг планеты без выполнения корректировки курса объекта после запуска, поскольку сама пушка является точкой траектории, а орбита — это замкнутая траектория. То есть, снаряд всё-таки должен быть «немного ракетой».
Технические аспекты
Большие перегрузки, испытываемые снарядом, означают, что, скорее всего, космические пушки не смогут благополучно вывести на орбиту человека или хрупкие инструменты, а будут ограничиваться доставкой грузов или спутников повышенной прочности. Исключение составляют электромагнитные пушки, в которых время разгона теоретически не ограничено и отсутствует ствол, создающий чрезвычайно высокую силу сопротивления воздуха, действующую на носовую часть снаряда.
Сопротивление атмосферы создаёт дополнительные трудности и в управлении полётом уже выпущенного снаряда. Если ствол космической пушки достигает верхних слоёв стратосферы, где воздух менее плотный, то частично эти проблемы решаются.
Если будут найдены приемлемые решения этих основных проблем, то космическая пушка может обеспечить вывод грузов в космическое пространство по беспрецедентно низкой цене $ 550 за килограмм.
Вывод на орбиту
Космическая пушка сама по себе не способна к размещению объекта на стабильной орбите вокруг Земли. Законы тяготения не позволяют достичь стабильной орбиты без активной полезной нагрузки, которая выполняет коррекцию полёта после запуска. Траектория может быть параболической, гиперболической (если скорость движения будет достигать или превышать скорость убегания) или эллиптической (первая космическая скорость). Последняя заканчивается на поверхности планеты в точке запуска или в другой точке, учитывая вращение планеты и сопротивление атмосферы. Это означает, что неоткорректированная баллистическая траектория будет всегда заканчиваться падением на планету в пределах первого витка, если запуск произведен с первой космической скоростью. При запуске со второй космической скоростью снаряд выходит на орбиту вокруг Солнца, которая пересекается с орбитой Земли, однако, эта орбита, из-за возмущений от других планет, может измениться и более не пересекаться с орбитой Земли (гравитационный манёвр). В любом случае периоды обращения по этим орбитам Земли и запущенного снаряда будут отличаться, что приведет к отдалению момента столкновения снаряда и Земли.
Исаак Ньютон в своём мысленном эксперименте избегает этого возражения, предполагая наличие невероятно высокой горы, с которой его пушка будет стрелять. Однако, снаряд и в этом случае будет, как правило, делать виток вокруг планеты и возвращаться к точке старта.
Полезная нагрузка, предназначенная для достижения замкнутой орбиты, позволит, по крайней мере, выполнить некоторую корректировку курса, чтобы выйти на новую орбиту, не пересекающуюся с поверхностью планеты. Кроме того, ракета может использоваться для дополнительного изменения высоты, как это запланировано в проекте «Quicklaunch».
Вполне возможно, что в гравитационной системе нескольких тел, каковой является система Земля — Луна, могут существовать траектории, которые не пересекают поверхности Земли, но эти пути, скорее всего, не будут очень простыми и удобными и потребует гораздо больше энергии.
Ускорение
Если космическая пушка имеет ствол длиной (
), а требуемую скорость обозначить (
), то ускорение (
) в стволе можно вычислить по формуле:
(Формула верна, если считать, что ускорение в стволе постоянно.)
Например, в космической пушке с вертикальным стволом протяжённостью от земной поверхности до тропосферы, что составляет длину () ~60 км, а скорость (), достаточная для преодоления земного тяготения (вторая космическая скорость), составляет 11,2 км/с на Земле, тогда ускорение () теоретически будет более 1000 м/с², что составляет перегрузку более 100 g. Это более чем в 3 раза превышает предельно допустимую перегрузку для человека, которая равна от 20 до 35 g в течение ~10 секунд
Удвоение длины ствола теоретически снижает перегрузку в два раза (см. формулу).
При очень больших длинах ствола (порядка 2000 км) можно получить приемлемую для человека перегрузку. В этом случае ствол лучше располагать не вертикально, а горизонтально до выхода обреза ствола на границу космоса (100-километровая высота).
Практические попытки
Германская программа времён Второй мировой войны по созданию суперпушки «Фау-3» (менее известная, чем баллистическая ракета «Фау-2» или крылатая ракета «Фау-1») являлась попыткой создания чего-то близкого к космической пушке. Построенная во французском департаменте Па-де-Кале, суперпушка планировалась нацистами как самое разрушительное «оружие возмездия». Она была уничтожена ВВС Великобритании в июле 1944 г. с помощью сейсмических бомб «Толлбой».
С практической точки зрения наиболее известной является недавняя попытка сделать космическую пушку артиллерийским инженером Джеральдом Буллом по проекту «Вавилон», который был также известен в средствах массовой информации как «иракская суперпушка». В проекте Вавилон Булл использовал свой опыт из проекта высотных исследований, чтобы создать огромную пушку для Саддама Хусейна в Ираке. Это оружие, если бы оно было завершено, было бы первой истинно космической пушкой, способной запускать объекты в космос. Однако, Булл был убит прежде, чем проект был завершён, а остатки пушки уничтожены.
После смерти Булла мало кто всерьёз пытался построить космическую пушку. Пожалуй, наиболее перспективным являлся «проект сверхвысотных исследований» в 1980-х годах в США, финансируемый в рамках разработки системы противоракетной обороны. Разработанная в Ливерморской лаборатории пушка на лёгких газах использовалась для испытания на огнестойкость объектов на скоростях до 9 М. Один из ведущих разработчиков Джон Хантер позже основал компанию «Jules Verne Launcher Company» в 1996 году, но она до сих пор не смогла найти финансирования для мульти-миллиардного проекта. В настоящее время он основал компанию «Quicklaunch».
В качестве альтернативы пушки на лёгких газах были также предложены ускорители типа прямоточных воздушно-реактивных двигателей. В других предложениях применяются электромагнитные методы ускорения, такие, как пушка Гаусса и рельсотрон.
В фантастике
Первой публикацией этой концепции было описание «пушечного ядра Ньютона» в 1728 г. в «Трактате о системе мироздания», хотя цель его в основном сводилась к мысленному эксперименту по демонстрации силы притяжения.
Наверное, самым известным описанием космической пушки является роман Жюля Верна «Путешествие на Луну» (по нему в 1902 г. поставлен немой фильм «Путешествие на Луну»), в котором астронавты полетели на Луну в космическом корабле, запущенном из пушки. Также у писателя в произведении «Пятьсот миллионов бегумы» фигурирует пушка, построенная профессором Шульце, которая (по недосмотру профессора) вместо уничтожения Франсевилля отправила снаряд на околоземную орбиту.
Другим известным примером является водородная пушка с ускорителем, используемая марсианами для вторжения на Землю в романе Герберта Уэллса «Война миров». Уэллс использует также эту концепцию в кульминации фильма 1936 года «Облик грядущего». Аналогичное устройство появлялось и позднее, например, в фильме 1967 г. «Ракеты на луне».
В романе Роберта Хайнлайна «Луна жёстко стелет» для доставки грузов с Луны на Землю использовалась электромагнитная «катапульта», по принципу действия близкая к пушке Гаусса. Там же предлагались проекты аналогичной катапульты для доставки грузов с Земли на Луну.
В ролевой видеоигре «Final Fantasy VIII», разработанной компанией Square Soft (теперь она называется Square Enix), людей посылают в космос с помощью гибрида рельсотрон / пушка Гаусса. В видеоигре «» Персиваль Лоуэлл строит космическую пушку, для того, чтобы послать космический корабль на Марс.
В видеоигре Paper Mario: The Thousand-Year Door компании Nintendo главный герой стреляет на Луну из большой пушки, заряжаемой от взрыва тысяч антропоморфных бомб. Это представлено в несколько комичной манере.
Кроме того, в серии видеоигр "Halo" пушка с магнитным ускорителем (пушка Гаусса) используется как оружие класса земля-воздух / космос, а также для запуска объектов в космос с поверхности планеты.
См. также
- Космический лифт
- Пусковая петля (петля Лофстрома)
- Световой космический двигатель
- Космический фонтан
- Рельсотрон
- Безракетный космический запуск
- Маглев
Примечания
- Космическая пушка стреляет спутником из глубины океана Архивная копия от 8 сентября 2010 на Wayback Machine (недоступная ссылка с 21-03-2017 [3032 дня])
- Создатель маглева призывает летать в космос на поезде Архивная копия от 4 марта 2012 на Wayback Machine (недоступная ссылка с 21-03-2017 [3032 дня])
- Автогонщик Дэвид Пэрли чудом выжил после страшной аварии Архивная копия от 25 мая 2011 на Wayback Machine (англ.)
- Космические пушки Архивная копия от 25 апреля 2009 на Wayback Machine (англ.)
Ссылки
- Космическая пушка от QuickLaunch (недоступная ссылка) (недоступная ссылка с 21-03-2017 [3032 дня])
- Федерация американских учёных (FAS): Космическая пушка (англ.) (недоступная ссылка с 21-03-2017 [3032 дня])
- Изображение пушки Ньютона на высокой горе (англ.) (недоступная ссылка с 21-03-2017 [3032 дня])
- Пушка для запуска груза в космос (англ.)
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Космическая пушка, Что такое Космическая пушка? Что означает Космическая пушка?
Kosmicheskaya pushka metod zapuska obekta v kosmicheskoe prostranstvo s pomoshyu ognestrelnogo oruzhiya tipa ogromnoj pushki ili elektromagnitnoj pushki Otnositsya k bezraketnym metodam vyvoda obektov na orbitu V proekte vysotnyh issledovanij Voenno morskih sil SShA ispolzovalas 16 dyujmovaya 406 mm pushka s dlinoj stvola 100 kalibrov 40 m strelyavshaya 180 kilogrammovymi snaryadami bez razryvnogo zaryada imevshimi nachalnuyu skorost 3600 metrov v sekundu kotorye dostigali maksimalnoj vysoty 180 kilometrov Sledovatelno eta pushka pozvolyaet snaryadu vypolnit suborbitalnyj kosmicheskij polyot Odnako poka ni odna kosmicheskaya pushka ni razu ne osushestvila uspeshnyj zapusk obekta na orbitu Kosmicheskaya pushka sama po sebe ne sposobna dostavit obekt na stacionarnuyu orbitu vokrug planety bez vypolneniya korrektirovki kursa obekta posle zapuska poskolku sama pushka yavlyaetsya tochkoj traektorii a orbita eto zamknutaya traektoriya To est snaryad vsyo taki dolzhen byt nemnogo raketoj Tehnicheskie aspektyBolshie peregruzki ispytyvaemye snaryadom oznachayut chto skoree vsego kosmicheskie pushki ne smogut blagopoluchno vyvesti na orbitu cheloveka ili hrupkie instrumenty a budut ogranichivatsya dostavkoj gruzov ili sputnikov povyshennoj prochnosti Isklyuchenie sostavlyayut elektromagnitnye pushki v kotoryh vremya razgona teoreticheski ne ogranicheno i otsutstvuet stvol sozdayushij chrezvychajno vysokuyu silu soprotivleniya vozduha dejstvuyushuyu na nosovuyu chast snaryada Soprotivlenie atmosfery sozdayot dopolnitelnye trudnosti i v upravlenii polyotom uzhe vypushennogo snaryada Esli stvol kosmicheskoj pushki dostigaet verhnih sloyov stratosfery gde vozduh menee plotnyj to chastichno eti problemy reshayutsya Esli budut najdeny priemlemye resheniya etih osnovnyh problem to kosmicheskaya pushka mozhet obespechit vyvod gruzov v kosmicheskoe prostranstvo po besprecedentno nizkoj cene 550 za kilogramm Vyvod na orbitu Kosmicheskaya pushka sama po sebe ne sposobna k razmesheniyu obekta na stabilnoj orbite vokrug Zemli Zakony tyagoteniya ne pozvolyayut dostich stabilnoj orbity bez aktivnoj poleznoj nagruzki kotoraya vypolnyaet korrekciyu polyota posle zapuska Traektoriya mozhet byt parabolicheskoj giperbolicheskoj esli skorost dvizheniya budet dostigat ili prevyshat skorost ubeganiya ili ellipticheskoj pervaya kosmicheskaya skorost Poslednyaya zakanchivaetsya na poverhnosti planety v tochke zapuska ili v drugoj tochke uchityvaya vrashenie planety i soprotivlenie atmosfery Eto oznachaet chto neotkorrektirovannaya ballisticheskaya traektoriya budet vsegda zakanchivatsya padeniem na planetu v predelah pervogo vitka esli zapusk proizveden s pervoj kosmicheskoj skorostyu Pri zapuske so vtoroj kosmicheskoj skorostyu snaryad vyhodit na orbitu vokrug Solnca kotoraya peresekaetsya s orbitoj Zemli odnako eta orbita iz za vozmushenij ot drugih planet mozhet izmenitsya i bolee ne peresekatsya s orbitoj Zemli gravitacionnyj manyovr V lyubom sluchae periody obrasheniya po etim orbitam Zemli i zapushennogo snaryada budut otlichatsya chto privedet k otdaleniyu momenta stolknoveniya snaryada i Zemli Isaak Nyuton v svoyom myslennom eksperimente izbegaet etogo vozrazheniya predpolagaya nalichie neveroyatno vysokoj gory s kotoroj ego pushka budet strelyat Odnako snaryad i v etom sluchae budet kak pravilo delat vitok vokrug planety i vozvrashatsya k tochke starta Poleznaya nagruzka prednaznachennaya dlya dostizheniya zamknutoj orbity pozvolit po krajnej mere vypolnit nekotoruyu korrektirovku kursa chtoby vyjti na novuyu orbitu ne peresekayushuyusya s poverhnostyu planety Krome togo raketa mozhet ispolzovatsya dlya dopolnitelnogo izmeneniya vysoty kak eto zaplanirovano v proekte Quicklaunch Vpolne vozmozhno chto v gravitacionnoj sisteme neskolkih tel kakovoj yavlyaetsya sistema Zemlya Luna mogut sushestvovat traektorii kotorye ne peresekayut poverhnosti Zemli no eti puti skoree vsego ne budut ochen prostymi i udobnymi i potrebuet gorazdo bolshe energii Uskorenie Esli kosmicheskaya pushka imeet stvol dlinoj l displaystyle l a trebuemuyu skorost oboznachit ve displaystyle v e to uskorenie a displaystyle a v stvole mozhno vychislit po formule a ve22l displaystyle a frac v e 2 2l Formula verna esli schitat chto uskorenie v stvole postoyanno Naprimer v kosmicheskoj pushke s vertikalnym stvolom protyazhyonnostyu ot zemnoj poverhnosti do troposfery chto sostavlyaet dlinu l displaystyle l 60 km a skorost ve displaystyle v e dostatochnaya dlya preodoleniya zemnogo tyagoteniya vtoraya kosmicheskaya skorost sostavlyaet 11 2 km s na Zemle togda uskorenie a displaystyle a teoreticheski budet bolee 1000 m s chto sostavlyaet peregruzku bolee 100 g Eto bolee chem v 3 raza prevyshaet predelno dopustimuyu peregruzku dlya cheloveka kotoraya ravna ot 20 do 35 g v techenie 10 sekund Udvoenie dliny stvola teoreticheski snizhaet peregruzku v dva raza sm formulu Pri ochen bolshih dlinah stvola poryadka 2000 km mozhno poluchit priemlemuyu dlya cheloveka peregruzku V etom sluchae stvol luchshe raspolagat ne vertikalno a gorizontalno do vyhoda obreza stvola na granicu kosmosa 100 kilometrovaya vysota Prakticheskie popytkiPushka na lyogkih gazahDve sekcii pushki iz proekta Vavilon Proekt vysotnyh issledovanij prototip kosmicheskoj pushki Germanskaya programma vremyon Vtoroj mirovoj vojny po sozdaniyu superpushki Fau 3 menee izvestnaya chem ballisticheskaya raketa Fau 2 ili krylataya raketa Fau 1 yavlyalas popytkoj sozdaniya chego to blizkogo k kosmicheskoj pushke Postroennaya vo francuzskom departamente Pa de Kale superpushka planirovalas nacistami kak samoe razrushitelnoe oruzhie vozmezdiya Ona byla unichtozhena VVS Velikobritanii v iyule 1944 g s pomoshyu sejsmicheskih bomb Tollboj S prakticheskoj tochki zreniya naibolee izvestnoj yavlyaetsya nedavnyaya popytka sdelat kosmicheskuyu pushku artillerijskim inzhenerom Dzheraldom Bullom po proektu Vavilon kotoryj byl takzhe izvesten v sredstvah massovoj informacii kak irakskaya superpushka V proekte Vavilon Bull ispolzoval svoj opyt iz proekta vysotnyh issledovanij chtoby sozdat ogromnuyu pushku dlya Saddama Husejna v Irake Eto oruzhie esli by ono bylo zaversheno bylo by pervoj istinno kosmicheskoj pushkoj sposobnoj zapuskat obekty v kosmos Odnako Bull byl ubit prezhde chem proekt byl zavershyon a ostatki pushki unichtozheny Posle smerti Bulla malo kto vseryoz pytalsya postroit kosmicheskuyu pushku Pozhaluj naibolee perspektivnym yavlyalsya proekt sverhvysotnyh issledovanij v 1980 h godah v SShA finansiruemyj v ramkah razrabotki sistemy protivoraketnoj oborony Razrabotannaya v Livermorskoj laboratorii pushka na lyogkih gazah ispolzovalas dlya ispytaniya na ognestojkost obektov na skorostyah do 9 M Odin iz vedushih razrabotchikov Dzhon Hanter pozzhe osnoval kompaniyu Jules Verne Launcher Company v 1996 godu no ona do sih por ne smogla najti finansirovaniya dlya multi milliardnogo proekta V nastoyashee vremya on osnoval kompaniyu Quicklaunch V kachestve alternativy pushki na lyogkih gazah byli takzhe predlozheny uskoriteli tipa pryamotochnyh vozdushno reaktivnyh dvigatelej V drugih predlozheniyah primenyayutsya elektromagnitnye metody uskoreniya takie kak pushka Gaussa i relsotron V fantastikeVystrel kosmicheskoj pushki po romanu Zhyulya Verna Puteshestvie na Lunu Pervoj publikaciej etoj koncepcii bylo opisanie pushechnogo yadra Nyutona v 1728 g v Traktate o sisteme mirozdaniya hotya cel ego v osnovnom svodilas k myslennomu eksperimentu po demonstracii sily prityazheniya Navernoe samym izvestnym opisaniem kosmicheskoj pushki yavlyaetsya roman Zhyulya Verna Puteshestvie na Lunu po nemu v 1902 g postavlen nemoj film Puteshestvie na Lunu v kotorom astronavty poleteli na Lunu v kosmicheskom korable zapushennom iz pushki Takzhe u pisatelya v proizvedenii Pyatsot millionov begumy figuriruet pushka postroennaya professorom Shulce kotoraya po nedosmotru professora vmesto unichtozheniya Fransevillya otpravila snaryad na okolozemnuyu orbitu Drugim izvestnym primerom yavlyaetsya vodorodnaya pushka s uskoritelem ispolzuemaya marsianami dlya vtorzheniya na Zemlyu v romane Gerberta Uellsa Vojna mirov Uells ispolzuet takzhe etu koncepciyu v kulminacii filma 1936 goda Oblik gryadushego Analogichnoe ustrojstvo poyavlyalos i pozdnee naprimer v filme 1967 g Rakety na lune V romane Roberta Hajnlajna Luna zhyostko stelet dlya dostavki gruzov s Luny na Zemlyu ispolzovalas elektromagnitnaya katapulta po principu dejstviya blizkaya k pushke Gaussa Tam zhe predlagalis proekty analogichnoj katapulty dlya dostavki gruzov s Zemli na Lunu V rolevoj videoigre Final Fantasy VIII razrabotannoj kompaniej Square Soft teper ona nazyvaetsya Square Enix lyudej posylayut v kosmos s pomoshyu gibrida relsotron pushka Gaussa V videoigre Persival Louell stroit kosmicheskuyu pushku dlya togo chtoby poslat kosmicheskij korabl na Mars V videoigre Paper Mario The Thousand Year Door kompanii Nintendo glavnyj geroj strelyaet na Lunu iz bolshoj pushki zaryazhaemoj ot vzryva tysyach antropomorfnyh bomb Eto predstavleno v neskolko komichnoj manere Krome togo v serii videoigr Halo pushka s magnitnym uskoritelem pushka Gaussa ispolzuetsya kak oruzhie klassa zemlya vozduh kosmos a takzhe dlya zapuska obektov v kosmos s poverhnosti planety Sm takzheKosmicheskij lift Puskovaya petlya petlya Lofstroma Svetovoj kosmicheskij dvigatel Kosmicheskij fontan Relsotron Bezraketnyj kosmicheskij zapusk MaglevPrimechaniyaKosmicheskaya pushka strelyaet sputnikom iz glubiny okeana Arhivnaya kopiya ot 8 sentyabrya 2010 na Wayback Machine nedostupnaya ssylka s 21 03 2017 3032 dnya Sozdatel magleva prizyvaet letat v kosmos na poezde Arhivnaya kopiya ot 4 marta 2012 na Wayback Machine nedostupnaya ssylka s 21 03 2017 3032 dnya Avtogonshik Devid Perli chudom vyzhil posle strashnoj avarii Arhivnaya kopiya ot 25 maya 2011 na Wayback Machine angl Kosmicheskie pushki Arhivnaya kopiya ot 25 aprelya 2009 na Wayback Machine angl SsylkiKosmicheskaya pushka ot QuickLaunch nedostupnaya ssylka nedostupnaya ssylka s 21 03 2017 3032 dnya Federaciya amerikanskih uchyonyh FAS Kosmicheskaya pushka angl nedostupnaya ssylka s 21 03 2017 3032 dnya Izobrazhenie pushki Nyutona na vysokoj gore angl nedostupnaya ssylka s 21 03 2017 3032 dnya Pushka dlya zapuska gruza v kosmos angl
