Cañón espacial

Un cañón espacial , a veces llamado cañón Verne debido a su aparición en De la Tierra a la Luna de Julio Verne , es un método para lanzar un objeto al espacio utilizando una gran estructura similar a un cañón . Por lo tanto, los cañones espaciales podrían proporcionar potencialmente un método de lanzamiento espacial sin cohetes . Se ha conjeturado que los cañones espaciales podrían colocar satélites en la órbita de la Tierra (aunque sería necesaria la propulsión del satélite después del lanzamiento para lograr una órbita estable), y también podrían lanzar naves espaciales más allá de la atracción gravitatoria de la Tierra y a otras partes del Sistema Solar al superar la velocidad de escape de la Tierra de aproximadamente 11,20 km/s (40.320 km/h; 25.050 mph). Sin embargo, estas velocidades están demasiado lejos del rango hipersónico para la mayoría de los sistemas de propulsión prácticos y también harían que la mayoría de los objetos se quemaran debido al calentamiento aerodinámico o se desgarraran por la resistencia aerodinámica . Por lo tanto, un uso futuro más probable de los cañones espaciales sería el lanzamiento de objetos a la órbita baja de la Tierra , en cuyo punto se podrían disparar cohetes acoplados o los objetos podrían ser "recogidos" por satélites orbitales maniobrables. ^{[ cita requerida ]}

En el Proyecto HARP , un proyecto de defensa conjunto de Estados Unidos y Canadá de la década de 1960, se utilizó un cañón de 410 mm (16 pulgadas) calibre 100 de la Armada de los EE. UU. para disparar un proyectil de 180 kg (400 lb) a 3600 m/s (12 960 km/h; 8050 mph), alcanzando un apogeo de 180 km (110 mi), realizando así un vuelo espacial suborbital . Sin embargo, un cañón espacial nunca se ha utilizado con éxito para lanzar un objeto a la órbita o fuera de la atracción gravitatoria de la Tierra.

La gran fuerza g que probablemente experimente un proyectil balístico lanzado de esta manera significaría que un cañón espacial sería incapaz de lanzar con seguridad seres humanos o instrumentos delicados, y que estaría restringido a carga , combustible o satélites reforzados.

Un cañón espacial por sí solo no es capaz de colocar objetos en una órbita estable alrededor del objeto (planeta o cualquier otro) desde el que se lanzan. La órbita es una órbita parabólica , una órbita hiperbólica o parte de una órbita elíptica que termina en la superficie del planeta en el punto de lanzamiento o en otro punto. Esto significa que una carga balística no corregida siempre impactará el planeta dentro de su primera órbita a menos que la velocidad fuera tan alta como para alcanzar o superar la velocidad de escape . Como resultado, todas las cargas útiles destinadas a alcanzar una órbita cerrada necesitan al menos realizar algún tipo de corrección de rumbo para crear otra órbita que no intersecte la superficie del planeta.

Se puede utilizar un cohete para obtener un impulso adicional, como está previsto tanto en el Proyecto HARP como en el proyecto Quicklaunch . La magnitud de dicha corrección puede ser pequeña; por ejemplo, el diseño de referencia de la Generación 1 de StarTram implica un total de 0,6 km/s (1.300 mph) de combustión del cohete para elevar el perigeo muy por encima de la atmósfera al entrar en una órbita terrestre baja de 8 km/s (18.000 mph) . ^[1]

En un sistema de tres cuerpos ^{[ ancla rota ]} o más grande, podría estar disponible una trayectoria de asistencia gravitacional tal que un proyectil de velocidad de escape cuidadosamente apuntado tendría su trayectoria modificada por los campos gravitacionales de otros cuerpos en el sistema de tal manera que el proyectil eventualmente regresaría a la órbita del planeta inicial usando solo el delta-v de lanzamiento . ^{[2] [3]}

Isaac Newton evitó esta objeción en su experimento mental colocando su cañón imaginario en lo alto de una montaña alta y postulando una resistencia del aire despreciable. Si estuviera en una órbita estable, el proyectil daría una vuelta alrededor del planeta y volvería a la altitud de lanzamiento después de una órbita (véase la bala de cañón de Newton ). ^[4]

Para un cañón espacial con un cañón de longitud ( ), y la velocidad necesaria ( ), la aceleración ( ) se proporciona mediante la siguiente fórmula: ^{[ cita requerida ]}${\estilo de visualización l}$${\displaystyle v_{e}}$${\estilo de visualización a}$

${\displaystyle a={\frac {v_{e}^{2}}{2l}}}$

Por ejemplo, con un cañón espacial con un "cañón" vertical a través de la corteza terrestre y la troposfera , con un total de ~60 km (37 millas) de longitud ( ), y una velocidad ( ) suficiente para escapar de la gravedad de la Tierra ( velocidad de escape , que es de 11,2 km/s o 25 000 mph en la Tierra), la aceleración ( ) sería teóricamente más de 1000 m/s ² (3300 ft/s ² ), que es más de 100 fuerzas g , que es aproximadamente 3 veces la tolerancia humana a fuerzas g de un máximo de 20 a 35 g ^[5] durante los ~10 segundos que tomaría tal disparo. Este cálculo no tiene en cuenta la disminución de la velocidad de escape a mayores altitudes.${\estilo de visualización l}$${\displaystyle v_{e}}$${\estilo de visualización a}$

El programa alemán del cañón V-3 , durante la Segunda Guerra Mundial, fue un intento de construir algo parecido a un cañón espacial. Con base en la zona de Pas-de-Calais en Francia, se planeó que fuera más devastador que las otras " armas de venganza " nazis . El cañón era capaz de lanzar proyectiles de 140 kg (310 lb) y 15 cm (5,9 pulgadas) de diámetro a una distancia de 88 km (55 mi). Fue destruido por los bombardeos de la RAF con bombas Tallboy Blockbuster en julio de 1944. ^[6]

El programa de Defensa de Misiles Balísticos de Estados Unidos patrocinó el Proyecto de Investigación de Altitud Súper Alta (SHARP) en la década de 1980. Desarrollado en el Laboratorio Lawrence Livermore , es un cañón de gas ligero y se ha utilizado para probar objetos de fuego a Mach 9 .

El intento más reciente y destacado de construir un cañón espacial fue el Proyecto Babilonia del ingeniero de artillería Gerald Bull , que también fue conocido como el «supercañón iraquí» por los medios de comunicación. Durante el Proyecto Babilonia, Bull utilizó su experiencia del Proyecto HARP para construir un cañón enorme para Saddam Hussein , líder del partido Baazista de Irak . Bull fue asesinado antes de que se completara el proyecto. ^[7]

Tras la cancelación de SHARP, el desarrollador principal John Hunter fundó la Jules Verne Launcher Company en 1996 y la empresa Quicklaunch . En septiembre de 2012, Quicklaunch buscaba recaudar 500 millones de dólares para construir un cañón que pudiera reabastecer un depósito de combustible o enviar materiales a granel al espacio. ^{[8] [9] [10]}

También se han propuesto aceleradores de ariete como alternativa a los cañones de gas ligero. Otras propuestas utilizan técnicas electromagnéticas para acelerar la carga útil, como cañones de bobina y cañones de riel . ^{[ cita requerida ]}

La primera publicación del concepto puede ser la bala de cañón de Newton en su libro de 1728 Tratado del sistema del mundo , aunque se utilizó principalmente como un experimento mental sobre la gravedad. ^[11]

Tal vez las representaciones más famosas de un cañón espacial aparecen en la novela de Julio Verne de 1865 De la Tierra a la Luna y su novela de 1869 Alrededor de la Luna (interpretada libremente en la película de 1902 Le Voyage dans la Lune ), en la que los astronautas vuelan a la Luna a bordo de una nave lanzada desde un cañón. Otro ejemplo famoso es utilizado por los marcianos para lanzar su invasión en el libro de HG Wells de 1897 La guerra de los mundos . Wells también utilizó el concepto en el clímax de la película de 1936 Lo que vendrá . En una de las primeras novelas de ciencia ficción polacas, En el globo de plata de Andrzej Żuławski , publicada en 1903, los astronautas son lanzados a la Luna utilizando un cañón espacial. El dispositivo apareció en películas hasta 1967, como Cohete a la Luna de Julio Verne .

En el videojuego Ultima: Worlds of Adventure 2: Martian Dreams de 1991 , Percival Lowell construye un cañón espacial para enviar una nave espacial a Marte .

El videojuego de 1992 Steel Empire , un shoot 'em up con estética steampunk , presenta una pistola espacial en su séptimo nivel que es utilizada por el villano principal, el General Styron, para lanzarse a la Luna.

En la novela de Hannu Rajaniemi de 2012, El príncipe fractal , se utiliza un cañón espacial en el "Jannah del cañón", impulsado por una bomba nuclear de 150 kilotones, para lanzar una nave espacial desde la Tierra.

El videojuego SOMA de 2015 presenta un cañón espacial utilizado para lanzar satélites.

El asesinato de Gerald Bull y el cañón del Proyecto Babilonia también fueron el punto de partida de la novela de Frederick Forsyth de 1994 El puño de Dios . En la novela corta de 2001 y la novela de 2015 Lash-Up de Larry Bond , China utiliza un cañón espacial para destruir los satélites GPS estadounidenses .

En el juego de rol de 2004 Paper Mario: The Thousand-Year Door , un pueblo de Bob-ombs opera un arma espacial para enviar a Paper Mario y compañía a la base de los X-Naut en la Luna.

Gerald Bull y el Proyecto Babilonia son parte integral de la trama de la novela de Louise Penny de 2015, La naturaleza de la bestia .

• Órbita geoestacionaria : órbita circular a 35.786 km (22.236 millas) sobre la Tierra utilizada por los satélites de comunicaciones.
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• Las pruebas de nueva tecnología podrían lograr los objetivos del cañón "espacial" HARP
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• El cañón nuclear Verne de 150 kilotones
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