Un arma espacial , a veces llamada arma 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 una pistola o cañón . Por lo tanto, los cañones espaciales podrían proporcionar 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 gravitacional de la Tierra y hacia otras partes del Sistema Solar mediante superando 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 dentro del rango hipersónico para la mayoría de los sistemas de propulsión prácticos y también provocarían que la mayoría de los objetos se quemaran debido al calentamiento aerodinámico o se destrozaran por la resistencia aerodinámica . Por lo tanto, un uso futuro más probable de los cañones espaciales sería lanzar objetos a la órbita terrestre baja , momento en el que se podrían disparar cohetes acoplados o los objetos podrían ser "recogidos" mediante satélites en órbita maniobrables. [ cita necesaria ]
En el Proyecto HARP , un proyecto de defensa conjunto de Estados Unidos y Canadá de la década de 1960, se utilizó un cañón de calibre 100 de 410 mm (16 pulgadas) de la Marina de los EE. UU . para disparar un proyectil de 180 kg (400 lb) a 3.600 m/s (12.960 km/h; 8.050 mph), alcanzando un apogeo de 180 km (110 mi), por lo que realiza un vuelo espacial suborbital . Sin embargo, nunca se ha utilizado con éxito un arma espacial para lanzar un objeto a la órbita o sacarlo de la atracción gravitacional de la Tierra.
La gran fuerza G que probablemente experimentará un proyectil balístico lanzado de esta manera significaría que un arma espacial sería incapaz de lanzar humanos o instrumentos delicados de manera segura, y estaría restringido a carga , combustible o satélites robustos.
Un arma espacial por sí sola no es capaz de colocar objetos en una órbita estable alrededor del objeto (planeta o no) desde el que se lanza. 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 golpeará el planeta dentro de su primera órbita, a menos que la velocidad sea 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 cruce la superficie del planeta.
Se puede utilizar un cohete para 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 StarTram Generación 1 implica un total de 0,6 km/s (1300 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 o más, podría estar disponible una trayectoria asistida por gravedad , de modo que un proyectil con velocidad de escape cuidadosamente apuntado vería su trayectoria modificada por los campos gravitacionales de otros cuerpos en el sistema, de modo que el proyectil eventualmente regresaría a la órbita inicial. planeta utilizando únicamente el lanzamiento delta-v . [2] [3]
Isaac Newton evitó esta objeción en su experimento mental colocando su cañón imaginario en la cima de una montaña alta y postulando una resistencia del aire insignificante. Si estuviera en una órbita estable, el proyectil rodearía el planeta y volvería a la altitud de lanzamiento después de una órbita (ver La bala de cañón de Newton ). [4]
Para un arma espacial con un cañón de longitud ( ) y la velocidad necesaria ( ), la aceleración ( ) viene proporcionada por la siguiente fórmula: [ cita necesaria ]
Por ejemplo, con un arma espacial con un "cañón" vertical que atraviesa tanto la corteza terrestre como 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 11,2 km/s o 25.000 mph en la Tierra), la aceleración ( ) sería teóricamente más de 1.000 m/s 2 (3.300 pies/s 2 ), que es más de 100 g-fuerzas , 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 en altitudes más altas.
El programa alemán de cañones V-3 , durante la Segunda Guerra Mundial, fue un intento de construir algo parecido a un arma espacial. Con base en la zona francesa de Pas-de-Calais, se planeó que fuera más devastadora 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 millas). Fue destruido por un bombardeo de la RAF utilizando bombas Tallboy de gran éxito en julio de 1944. [6]
El programa de Defensa contra Misiles Balísticos de Estados Unidos patrocinó el Proyecto de Investigación a Gran Altitud (SHARP) en los años 1980. Desarrollada en el Laboratorio Lawrence Livermore , es una pistola de gas ligero y se ha utilizado para probar objetos de fuego a Mach 9 .
El intento reciente más destacado de fabricar un arma espacial fue el Proyecto Babylon del ingeniero de artillería Gerald Bull , que los medios de comunicación también conocían como el "supercañón iraquí". Durante el Proyecto Babilonia, Bull utilizó su experiencia del Proyecto HARP para construir un enorme cañón para Saddam Hussein , líder del Irak baazista . Bull fue asesinado antes de que se completara el proyecto. [7]
Después de la cancelación de SHARP, el desarrollador principal John Hunter fundó Jules Verne Launcher Company en 1996 y la empresa Quicklaunch . En septiembre de 2012, Quicklaunch buscaba recaudar 500 millones de dólares para construir un arma que pudiera repostar un depósito de propulsor o enviar materiales a granel al espacio. [8] [9] [10]
También se han propuesto aceleradores Ram 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 necesaria ]
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]
Quizás las representaciones más famosas de un arma 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 al Luna a bordo de un barco lanzado desde un cañón. Otro ejemplo famoso es el 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 Things to Come de 1936 . En una de las primeras novelas polacas de ciencia ficción, En el globo de plata de Andrzej Żuławski , publicada en 1903, los astronautas son lanzados a la Luna con un cañón espacial. El dispositivo apareció en películas de 1967, como Rocket to the Moon de Julio Verne .
En el videojuego de 1991 Ultima: Worlds of Adventure 2: Martian Dreams , Percival Lowell construye un arma espacial para enviar una nave espacial a Marte .
El videojuego de 1992 Steel Empire , un shoot 'em up con estética steampunk , presenta en su séptimo nivel un arma espacial 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-of-the-cannon", impulsado por una bomba nuclear de 150 kilotones , para lanzar una nave espacial desde la Tierra.
El videojuego SOMA de 2015 presenta un arma espacial que se utiliza para lanzar satélites.
El asesinato de Gerald Bull y el arma del Proyecto Babylon también fueron el punto de partida de la novela de Frederick Forsyth de 1994, El puño de Dios . En la novela corta de Larry Bond de 2001 y la novela Lash-Up de 2015 , China utiliza un arma espacial para destruir los satélites GPS estadounidenses .
En el juego de rol de 2004 Paper Mario: The Thousand-Year Door , una aldea de Bob-ombs opera un arma espacial para enviar a Paper Mario y compañía a la base de X-Naut en la Luna.
Gerald Bull y Project Babylon son parte integral de la trama de la novela de Louise Penny de 2015, La naturaleza de la bestia .
Entonces, por inducción, es obvio que el proceso de desviar una nave espacial de un planeta a otro podría continuar indefinidamente, si los planetas estaban en posiciones favorables.
Purley fue sometido a las fuerzas G más altas jamás sobrevividas por un ser humano (179,8 G) cuando el automóvil pasó de 170 km/h a cero en poco más de medio metro.
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