Τα κανόνια αερίου υδρογόνου θα μπορούσαν να εκτοξεύσουν ωφέλιμα φορτία σε τροχιά (με βίντεο)
Για να πάρετε κάτι στο διάστημα αυτή τη στιγμή, χρειάζεστε έναν πύραυλο. Χρειάζεστε επίσης πολλά χρήματα, καθώς η τρέχουσα τιμή για να φέρετε κάτι σε τροχιά είναι περίπου 5.000 $ τη λίβρα (11.000 $ ανά κιλό). Αλλά τι θα γινόταν αν μπορούσατε, αντ' αυτού, να καταργήσετε τον πύραυλο και να συνεχίσετε να παίρνετε το ωφέλιμο φορτίο σας στο διάστημα, με λιγότερο από 1.000 δολάρια τη λίβρα; Ακούγεται σαν συμφωνία, σωστά.
Σύμφωνα με τον Δρ Τζον Χάντερ, φυσικό στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore και πρόεδρο της εταιρείας Quicklaunch, Inc., η χρήση ενός πυροβόλου που κινείται με υδρογόνο μπορεί να είναι το εισιτήριο για φθηνή πρόσβαση στο διάστημα. Σωστά, μια πλατφόρμα «διαστημικού όπλου» για την εισαγωγή δορυφόρων, καυσίμων και άλλων προμηθειών στο διάστημα θα μπορούσε πραγματικά να είναι το επόμενο μεγάλο πράγμα στη διαστημική τεχνολογία.
Θα μπορούσατε να πείτε, «Ένα όπλο για να πυροβολήσετε πράγματα στο διάστημα; Αυτό ακούγεται σαν κάτι από τον Ιούλιο Βερν!». Και θα είχατε δίκιο: στο «Από τη Γη στη Σελήνη» του Βερν χρησιμοποιήθηκε ένα γιγάντιο κανόνι που ονομάζεται Columbiad για να ωθήσει τρεις από τους χαρακτήρες της ιστορίας στη Σελήνη.
«Ο Ιούλιος Βερν τα κατάφερε, απλώς έπρεπε να διαλέξει το σωστό υγρό», είπε ο Χάντερ σε ένα Google Techtalk, που ενσωματώνεται παρακάτω.
Οι πύραυλοι είναι το άλογο εργασίας των χωρών που ταξιδεύουν στο διάστημα για δεκαετίες, αλλά υπάρχουν μερικοί νεοφερμένοι στο παιχνίδι που μόλις ξεκινούν. Οι διαστημικοί ανελκυστήρες αρχίζουν να «κατεβαίνουν από το έδαφος», για να το πούμε έτσι – τα Space Elevator Games βγήκε νικητής μόλις πέρυσι – ως εναλλακτική μέθοδος μεταφοράς υλικών στο διάστημα.
«Ακούμε για διαστημικούς ανελκυστήρες πολλές φορές και οι άνθρωποι πάντα ρωτούν: «Έχετε σχέση με διαστημικούς ανελκυστήρες;», αλλά δεν αλληλεπιδρούμε όσο πάει η τεχνολογία». είπε ο Χάντερ.
Τα πυροβόλα ελαφρού αερίου λειτουργούν σχεδόν όπως θα περίμενε κανείς να λειτουργήσει ένα πραγματικά, πολύ μεγάλο όπλο: στο ένα άκρο μέσα σε έναν μακρύ σωλήνα ένα αέριο, υδρογόνο, ήλιο ή μεθάνιο, είναι υπό πίεση σε ακραία πίεση, 15.000 PSI στο μεγαλύτερο πυροβόλο που πρότεινε ο Χάντερ. Το ωφέλιμο φορτίο βρίσκεται σε αυτό το άκρο του κανονιού, όταν η πίεση απελευθερωθεί, το βλήμα σε σχήμα σφαίρας που συγκρατεί το ωφέλιμο φορτίο εκτινάσσεται από το άκρο. Το υδρογόνο χρησιμοποιείται λόγω της ελαφρότητάς του. Δεδομένου ότι ένα βλήμα δεν μπορεί να πάει πιο γρήγορα από αυτό που το σπρώχνει μέσα σε ένα πυροβόλο, το ελαφρύτερο αέριο – το οποίο μπορεί να ταξιδέψει πιο γρήγορα – επιτρέπει σε ένα βλήμα να επιταχύνεται σε απίστευτες ταχύτητες, άνω των 13.000 μιλίων την ώρα (21.000 km/h). .
Αυτά τα κανόνια υπάρχουν από τη δεκαετία του 1960, αν και δεν έχουν δει καμία χρήση στην τεχνολογία παράδοσης ωφέλιμου φορτίου στο διάστημα. Το πυροβόλο που σημείωσε ρεκόρ για το ύψος ενός βλήματος ήταν το πυροβόλο του High-Altitude Research Project (HARP). Κατασκευάστηκε από το Υπουργείο Άμυνας των Ηνωμένων Πολιτειών και το Υπουργείο Εθνικής Άμυνας του Καναδά και τοποθετήθηκε στους χώρους δοκιμών Yuma στην Αριζόνα. Έριξε επιτυχώς ένα αδρανές βλήμα Martlet-2C στα 180 km (112 μίλια) στις 12 Νοεμβρίου 1966, το οποίο εξακολουθεί να είναι το ρεκόρ υψομέτρου για αυτόν τον τύπο όπλου.
Μια άλλη επανάληψη, που αναπτύχθηκε από τον ίδιο τον Δρ. Hunter, ήταν η Έργο Έρευνας Σούπερ Υψηλού Υψομέτρου (SHARP, φόρος τιμής στο αρχικό κανόνι) στα τέλη της δεκαετίας του 1980 από το Πανεπιστήμιο Lawrence Livermore.
Ο Χάντερ εξήγησε στο Universe Today μέσω τηλεφωνικής συνέντευξης: «Να τι συμβαίνει λοιπόν: Ξεκίνησα το 1985 στο Λίβερμορ και είχα τελειώσει το σχολείο και με προσέλαβαν να κατασκευάσω ηλεκτρικά όπλα, κάτι που θα μπορούσα να το είχα κάνει πολύ απλά. Αλλά έπεσα πάνω σε έναν τύπο σε ένα κοκτέιλ πάρτι, είτε το πιστεύετε είτε όχι. Ήξερε ότι δούλευα σε όπλα με πηνίο μετά την παραγωγή και είπε, 'Γιάννη, αυτά είναι υπέροχα γιατί μπορείς να πετύχεις 12 χλμ./δευτ. όπου μπορούμε να φτάσουμε μόνο στα 9 χλμ./δευτερόλεπτο με αυτά τα πιστόλια αερίου.' Είπα, ' Τι είναι ένα όπλο αερίου;» Αυτό ξεκίνησε να κυλάει όλη αυτή η μπάλα. Όπως αποδεικνύεται, τα ηλεκτρικά όπλα φτάνουν μόνο στα 5,5 km/s και τα πιστόλια αερίου στα 11 km/s.”
Η SHARP ήταν – και εξακολουθεί να είναι – ιδιοκτησία της Πολεμικής Αεροπορίας των Ηνωμένων Πολιτειών. Η εταιρεία του Hunter έχει πενταετές συμβόλαιο για τη χρήση του όπλου για δοκιμαστικές βολές, αλλά δεν είναι ρυθμισμένη να κάνει βολές κάθετα. Το SHARP σχεδιάστηκε αρχικά ως βάση δοκιμών για υπερηχητικούς κινητήρες για scramjet - πίδακες που επιταχύνονται σε υψηλές ταχύτητες και στη συνέχεια χρησιμοποιούν έναν εξειδικευμένο κινητήρα για να πιέζουν έως και 8 ή 9 φορές την ταχύτητα του ήχου.
«Αν πρόκειται να πάμε σε ένα δημοσιευμένο πλάνο, όπου υπάρχει πολλή δημοσιότητα και άλλα, θα έπρεπε να πάμε σε ένα διαφορετικό σύστημα, το οποίο δεν θα ήταν σπουδαίο να το φτιάξουμε γιατί θα μπορούσα να το αφιερώσω για αυτό το συγκεκριμένο εφαρμογή. Αν αποφασίσουμε να κάνουμε τη λήψη με την Πολεμική Αεροπορία, αυτό θα είναι πιθανώς ένα μικρότερο υποσύνολο ανθρώπων που θα μπορούσαν να παρακολουθήσουν τη λήψη. Η Πολεμική Αεροπορία είναι πολύ προσεκτική με τον τρόπο που κάνουν τα πράγματα, οπότε πρέπει να λάβουμε έγκριση. Στην πραγματικότητα έχουν το όπλο».
Έτσι ο Χάντερ ξεκίνησε μόνος του να αναπτύξει ένα εμπορικά βιώσιμο πυροβόλο που μπορεί να μεταφέρει ωφέλιμο φορτίο με ένα κλάσμα του κόστους των συμβατικών πυραύλων. Αυτός και δύο άλλοι επιστήμονες, ο Δρ Χάρι Κάρτλαντ και ο Δρ. Ρικ Τόγουγκουντ, σχηματίστηκαν Quicklaunch, Inc .
«Βγήκαμε από τα μπλοκ στις 30 Σεπτεμβρίου, όταν είχαμε τη Διάσκεψη Κορυφής για τις Διαστημικές Επενδύσεις. Στη συνέχεια έκανα την ομιλία στο Google και στη συνέχεια το άρθρο Popular Science και τώρα ενημερώσαμε μια ομάδα επιχειρηματικών κεφαλαίων. Είμαστε στη «φάση της φασαρίας» και περιμένω να είμαστε σε αυτή τη φάση της φασαρίας για έξι μήνες, όπου πρέπει να πάμε να ψωνίσουμε το έργο μας. Αλλά ενώ βρισκόμαστε σε αυτή τη φάση, εξακολουθούμε να πιστεύουμε στο υλικό, οπότε θα έχω μια επίδειξη βυθισμένη έκδοση στα τέλη Φεβρουαρίου. Βασικά θα αποκτήσει τη σωστή κλίση και θα κάνει σουτ. Θα είναι ένα πρωτότυπο 10 ποδιών», είπε ο Χάντερ.
Τελικά, ο Χάντερ οραματίζεται ένα πυροβόλο μεγάλης κλίμακας που θα εκτοξεύεται από τη θάλασσα κοντά στον ισημερινό. Κατά την εκτόξευση από τη θάλασσα, το όπλο θα μπορεί να περιστρέφεται και να περιστρέφεται για να εκτοξεύει εύκολα ωφέλιμα φορτία σε διαφορετικές τροχιές. Το να βρίσκεστε κοντά στον ισημερινό είναι απαραίτητο γιατί εκεί η Γη περιστρέφεται πιο γρήγορα, έτσι τα αντικείμενα που εκτοξεύονται από το ισημερινό γεωγραφικό πλάτος μπορούν να αποκτήσουν υψηλότερη τροχιά με λιγότερη ενέργεια.
Κρίσιμης σημασίας για τη μεταφορά των ωφέλιμων φορτίων σε τροχιά είναι η χρήση ενός πυραύλου ενός σταδίου που συνδέεται με το βλήμα ωφέλιμου φορτίου. Δεδομένου ότι το μεγαλύτερο όπλο προβλέπεται να κάνει το πακέτο να κινείται με λίγο πάνω από 7 km/s (4,3 μίλια/δευτερόλεπτο), απαιτείται ένας ενισχυτής για αυτή την επιπλέον ώθηση για να ξεπεράσει την ταχύτητα διαφυγής της Γης, η οποία είναι 11,2 km/s (6,95 μίλια/δευτ.).
Μην περιμένετε όμως να δείτε ανθρώπους να εκτοξεύονται στη Σελήνη ή στον Άρη πάνω σε ένα από τα βλήματα, καθώς η δύναμη εκτόξευσης από το κανόνι θα μπορούσε να είναι έως και 5.000 Gs.
Το μεγαλύτερο – και πιο ακριβό – πυροβόλο θα μπορούσε να εκτοξεύσει ωφέλιμα φορτία 1.000 λιβρών (454 κιλών) σε μια τροχιά Χαμηλής Γης (LEO). Το προβλεπόμενο κόστος για αυτό το πυροβόλο είναι 500 εκατομμύρια δολάρια, αλλά αυτό είναι το τελευταίο στάδιο μιας προτεινόμενης σειράς κανονιών που θα ξεκινούσαν από μικρά και θα βασίζονταν στα διδάγματα που αντλήθηκαν από κάθε επανάληψη.
Μετά από κάποιες αρχικές δοκιμές με το πιστόλι SHARP και τα πρωτότυπα μοντέλα, θα σχεδιαστεί ένα σύστημα που θα μπορεί να εκτοξεύει ωφέλιμα φορτία 2 λιβρών (0,9 κιλά) στο διάστημα. Το κόστος αυτού του κανονιού, εκτιμά ο Χάντερ, θα είναι περίπου 10 εκατομμύρια δολάρια και θα χρειαστούν δύο χρόνια για να κυλήσει.
«[Ο εκτοξευτής ικανότητας 2 lb] είναι στην πραγματικότητα προσαρμοσμένος σε μια μικρή θέση, η οποία είναι η Κοινότητα Cubesat . Είναι λογικό γιατί μπορούμε να «σκληρύνουμε» τα κυβικά. Για μένα, αυτό θα ήταν μια καλή θέση για να μπορώ να συνεργάζομαι με ακαδημαϊκούς. Αυτό θα είναι πολύ διασκεδαστικό γιατί προφανώς θα περιφέρονται γύρω από τα Cubesats. Στην πρώτη φάση θα τροφοδοτήσουμε απλώς αδρανείς γύρους και απλώς θα κάνουμε ίσως 20 βολές σε χαμηλό χώρο και θα σπάσουμε το παγκόσμιο ρεκόρ δέκα ή δώδεκα φορές. Στη δεύτερη φάση θα περιφέρουμε πράγματα που θα λαμβάνουν δεδομένα και θα μεταδίδουν», είπε ο Χάντερ.
Οι Cubesat – μικροί δορυφόροι που δεν έχουν όγκο μεγαλύτερο από ένα λίτρο (κύβος 10 cm) και ζυγίζουν λιγότερο από ένα κιλό – μπορούν εύκολα να «σκληρυνθούν» ή να κατασκευαστούν για να αντέχουν τις εντυπωσιακές δυνάμεις της εκτόξευσης από ένα τεράστιο κανόνι.
Αφού δοκιμαστεί αυτό το σύστημα, ο Χάντερ είπε: «Το πρώτο εμπορικό σύστημα θα είναι ένα σύστημα 50 εκατομμυρίων δολαρίων για ικανότητα 45 κιλών. 50 εκατομμύρια δολάρια είναι λιγότερα από την τιμή ενός F-15, βασικά. Νομίζω ότι αυτό είναι αρκετά μέσα στα μέσα πολλών ανθρώπων, ειδικά αν έχετε δείξει τις φάσεις ένα και δύο πριν από αυτό.'
Μην παρεξηγήσετε τον Hunter: 50 εκατομμύρια δολάρια δεν είναι στα μέσα του μέσου Joe, αλλά για την εκτόξευση μικρών δορυφόρων στο διάστημα είναι πολύ μικρός αριθμός. Κάθε αποστολή διαστημικού λεωφορείου, για παράδειγμα, κοστίζει 450 εκατομμύρια δολάρια και για την εκτόξευση ενός δορυφόρου επικοινωνιών μιλάμε για 50 έως 400 εκατομμύρια δολάρια.
Το μεγαλύτερο όπλο – μήκους 1,1 χλμ. – θα κόστιζε περίπου 500 εκατομμύρια δολάρια και θα μπορούσε να κατασκευαστεί μέσα σε επτά χρόνια, ιδανικά. Δεδομένου ότι το ίδιο το όπλο είναι επαναχρησιμοποιήσιμο και ότι η σύλληψη του υδρογόνου από κάθε εκτόξευση του όπλου θα μπορούσε να γίνει για εξοικονόμηση κόστους καυσίμου, το κόστος για κάποιον που επιθυμεί να εκτοξεύσει ένα ωφέλιμο φορτίο θα κυμαίνεται μεταξύ $250-$1000 ανά λίβρα.
Ο Χάντερ έχει ήδη δει ενδιαφέρον από διάφορες επιχειρήσεις, είπε.
«Υπήρξε μία ιδιωτική εταιρεία που θα παραμείνει εμπιστευτική. Θα τα κρατήσουμε ιδιωτικά μέχρι να καθαρίσει ο καπνός εδώ. Είχαμε σοβαρό ενδιαφέρον από κάποιους ανθρώπους. Σκοπεύουμε να αυξήσουμε σημαντικά αυτόν τον αριθμό υποψηφίων. Θα έχουμε περισσότερους υποψηφίους από το προηγούμενο δημοκρατικό συνέδριο, αυτός είναι ο στόχος μου!».
Σχετικά με το εάν αυτό το είδος συστήματος είχε ενδιαφέρον ή όχι από την Ε&Α στη NASA, ο Χάντερ απάντησε: «Δεν έχουμε προσεγγίσει τη NASA και νομίζω ότι η NASA θα γίνει τελικά πελάτης μας… θα πλησιάσει τη NASA τις επόμενες δύο εβδομάδες».
Για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τις συγκεκριμένες λεπτομέρειες του συστήματος παράδοσης όπλου και ωφέλιμου φορτίου, παρακολουθήστε το Google Techtalk που είναι ενσωματωμένο παραπάνω ή ακούστε το επεισόδιο της 15ης Ιανουαρίου του The Space Show, στο οποίο ο Hunter εμφανίστηκε ως καλεσμένος.
Πηγή: Physorg , Google TechTalk, τηλεφωνική συνέντευξη με τον John Hunter