我见过几次旋转发射,这是一种将有效载荷/火箭在真空中旋转到一定速度然后“扔”进外层或太空的系统。我发现这种“扔”火箭的概念非常有趣,而且可能很有效。我不禁想知道是否还有其他如此有效的“扔”火箭的方法,比如弹弓或轨道炮?
\endgroup
0
最佳答案
4
非火箭太空发射系统的名单很长,包括、、、、、、、、、等等。
不过,既然你问的是“扔”东西到太空的方法,一个有趣的概念就是。本质上,它是一种在轨道上旋转的系绳或缆绳,可以将航天器抛到更高的速度。
你可以把它想象成道路上的汽车车轮:车轮接触地面的部分相对于地面没有移动,而车轮顶部的移动速度是汽车本身的两倍。同样,如果航天器停靠在旋转天钩的底部,它可以被抛出,获得额外的速度。
为了确保航天器不会因为天钩绕其重心旋转而使其不稳定,天钩的重心必须位于电缆的另一端。这可以通过连接平衡物来实现,例如空间站、小行星或其他天体。
在太空中,天钩会将其旋转能转化为动能,加速航天器,但经过反复使用后,天钩的旋转速度会减慢。为了保持旋转,即将起飞的航天器可以将其动能转移回天钩。这就像一个轨道电池。在重返大气层时,动能不会全部浪费为热能,而是可以重新用于下一次航天器起飞。
\endgroup
|
SpinLaunch 并不是第一个
的概念比火箭的概念更古老,因为儒勒·凡尔纳在 1865 年的《从地球到月球》中提出了一种用于此目的的巨型大炮,远早于首次讨论一次性火箭的概念。该概念现在被称为“太空枪”,有时也被称为“凡尔纳大炮”。
各种发射系统的概念有很多,这些发射系统不使用消耗性火箭或用更奇特的系统取代第一级火箭,但都存在各种问题和局限性。
大众驱动力
一些更合理的选择是各种类型的电磁发射器。通用术语是“质量驱动器”。大多数质量驱动器概念基本上是一种非常长的线圈炮或线性电机轨道,用于加速运载火箭,无论是作为第一级还是作为一种可以将完全无动力的运载火箭发射到太空的磁力凡尔纳大炮。
质量驱动器的局限性在于发射轨道的长度和空气阻力,这就是为什么质量驱动器被广泛认为是廉价月球发射的一种可能方式。在月球上,空气不是问题,开放空间充足,较低的轨道速度使轨道更短。无人货物可以在几 G 或更大的加速度下发射(但仍远低于 Spinlaunch 货物必须承受的数千 G),而载人发射则只需要相对适中的力。运载工具可以用小型发动机发射到月球轨道,使轨道呈圆形,或者在时机合适时,质量驱动器可以将货舱扔进地球返回轨道,完全不需要燃料。
\endgroup
|
是的。还有很多其他的想法:
听起来就是用某种枪将物体发射到太空。太空枪尚未将任何东西送入轨道,但在中,一支 410 毫米(16 英寸)100 口径枪被用来以 3,600 米/秒(12,960 公里/小时;8,050 英里/小时)的速度发射一枚 180 公斤(400 磅)的射弹,射程达到 180 公里(110 英里)。
其理念是使用其他东西(例如上述的太空枪理念)发射射弹,然后使用类似喷气发动机的系统加速。冲压加速器尚未得到广泛使用/测试。
根据维基百科:
在弹射器中,抛射物沿着刚性管或轨道加速,这些管或轨道通常具有圆形或螺旋形转弯,或这些几何形状在二维或三维中的组合。抛射物在弯曲的管中加速,通过推动整个管以恒定或增加频率的小幅度圆周运动进行,而不会改变管的方向,即整个管回转但不旋转。这种运动的一个日常例子是搅拌饮料,方法是握住容器并将其以小的水平圆圈移动,使内容物旋转,而不会旋转容器本身。
这种旋转不断使管子发生位移,其分量沿着作用在弹丸上的向心力方向移动,这样当弹丸在机器中前进时,就会不断对弹丸做功。弹丸受到的向心力就是加速力,它与弹丸质量成正比,与轨道的曲率半径成反比。
slingatron 的速度比基于目前可用材料(例如 Dyneema)制成的旋转系绳的类似圆形发射器高得多。旋转系绳的最大尖端速度(无论其绝对尺寸如何)都受其材料强度重量比的限制,因为系绳必须在向心加速度下支撑其自身质量以及射弹的质量。在 slingatron 中,射弹的离心力被反作用于非旋转结构,该结构可以根据需要尽可能大。
\endgroup
|
已经提出了多项建议,要求在发射前将有效载荷加速到相当一部分轨道速度,甚至是轨道速度。
Spinlaunch
电磁炮
压缩弹簧
吗?
太空枪
由于发射速度太快以及地球大气层浓密,这些策略都无法从地球表面实现轨道速度。
从地面发射物体进入轨道意味着它需要以轨道速度甚至更高的速度发射。在这些速度下,空气摩擦产生的热量就像重返大气层一样,但由于地面大气更厚,因此更糟糕。运载火箭会燃烧、解体、减速,或者三种情况同时发生。
旋转发射(和其他一些策略)以亚轨道速度发射以避免燃烧,然后用火箭或冲压喷气发动机在高层大气中加速
使用枪发射火箭弹的方法一直是军方所推行的。
有些炮弹是由炮弹发射,但有火箭助推,称为火箭助推炮弹(RAP)。然而,这些炮弹的最大射程为 60 公里。
美国海军开发(但未部署)增程制导弹药,这是一种精确制导火箭助推的5英寸炮弹。它的最大速度可达3000公里/小时,飞行高度可达24公里,然后滑翔至目标,射程为110公里。
人们常说:“进入轨道并不意味着要上升,而是要快速向侧面移动。”
也许应该这样读:“……进入轨道并不是要快速横向移动……而是要缓慢上升,然后快速横向移动。”
“快速上升,然后转向横向”的策略还没有流行起来。
\endgroup
|
|