可以用軌道炮來代替火箭來發射衛星嗎?

建立一條很長的軌道炮來代替火箭發射衛星,運輸飛船。這樣能夠降低火箭發射的爆炸。發射的物件都是非載人的。這樣的話。成本就低很多。也安全。


有可行性並且已經有人嘗試過了,而且估計用不著軌道炮那麼高端的東西,火藥動力的大炮就夠了——如果傑拉爾德·布爾的設計沒錯的話——參見上個世紀九十年代薩達姆投資加拿大工程師傑拉德爾·布爾進行的巴比倫大炮計劃……此前他已經在美國和加拿大的資助下造了門大炮巴貝多大炮,可以把90KG重的炮彈打到到180公里的太空或者將100公斤的炮彈打出4000公里遠,這門大炮屬於美國的「高空飛行研究計劃」(High Altitude Research Project (HARP)),便是專門研究用大炮發射人造衛星的可行性的。

按照設計,巴比倫大炮將重達2100噸,長達150米,布爾希望可以用這門大炮將重達2噸的衛星送入太空,或將600公斤的炮彈打到1000公里開外。

布爾最後被暗殺掉實在是太可惜了。1990年初,他在自己公寓的門口被一名刺客用消音手槍擊中五次當場死亡,巴比倫計劃隨之終止,整個計劃只剩下了布爾生前製造的一台40米長的驗證用原型炮,而且這門原型炮後來也被聯合國拆掉銷毀了……

另外,HBO有過一部電視電影Doomsday Gun,講的就是關於他的故事,裡面還提到了為什麼這門大炮被稱為巴比倫大炮——因為伊拉克受武器禁運制裁,布爾以私人身份在世界各地分別訂購所需的材料,在他看來,就好像全世界的不同人種聯合了起來一起來製造這門大炮——就如同聖經中的巴比倫塔一樣,雖然他最後很諷刺地被不知道是哪國的情報機構給暗殺掉了。


可以,日本動畫裡面有很多類似的描寫,主要是通過較長的電磁加速軌道,使單級入軌飛行器不用自己的燃料或者少用燃料就能達到第一宇宙速度並且大氣圈突破。不過除了加速度問題,這個有些動畫還是比較注意的弄了超長的軌道,還有一個問題是不可避免的要在底層大氣甚至是地面就突破音速,這個衝擊波對發射設施和飛行器結構的摧殘都沒考慮,在我看來現在也沒法解決


現在的衛星為了承受火箭發射帶來的衝擊已經付出了很高代價,軌道炮必然要在極短時間獲得巨大加速度,估計現在的衛星用這種炮都會壞掉的。


這裡有一個關於衛星軌道的問題:地面上用大炮發射的衛星,是否能進入一個穩定的軌道?如果衛星軌道的近地點在大氣層以內,那麼衛星很快就會受到空氣阻力的影響而逐漸降低軌道並墜毀。

用大炮發射的衛星能使得軌道保持在大氣層以上嗎?就我的研究來說,這是做不到的。通常用火箭發射的衛星,需要在大氣層上有發動機工作,改變衛星軌道。如果用大炮發射的衛星在發射後沒有動力改變軌道,那麼這個衛星就會很快墜回地面。

如果一定要用大炮發射衛星,從大炮發射出去的仍然是衛星和火箭的結合體炮彈而不是純衛星。在這個結合體炮彈飛到大氣層之上後,還是需要發動火箭以糾正衛星的軌道,才能讓衛星進入一個穩定的繞地球軌道。

按照我的理論,用大炮發射衛星,還是需要把較小的火箭隨著衛星一起發射出去。題目中「 這樣能夠降低火箭發射的爆炸 」,這個優點是實現不了的。不過軌道炮+火箭發射方式有可能比純火箭更便宜。


軌道要多長?過短的話過高的加速度會毀掉衛星內的精密儀器。


你可以試試造一個最高點在大氣層外的加速裝置,否則就是一個ICBM。

一般火箭分二次加速,第一次從地面到大氣層外的亞軌道,第二次是在亞軌道頂點加速至圓軌,如果你的電磁軌道炮不提供二次加速的話,無論如何靠星上設施都是難以完成的,如果添加二次加速的火箭就不是拿軌道炮發射衛星了,況且軌道炮加速度這麼大火箭和衛星都不一定受得了。


這種想法在人類的航天業興起的早期就出現過,但沒發展出來就已經說明不可行。如果真的要實現這種技術的話,以人類目前的科技及經濟實力不大可能實現,即使實現了,也不可能完全替代火箭,因為進軍宇宙運載貨物或探測器只是一小部分,重要的是人,軌道炮巨大的加速的足以把人壓成片。所以這種方法很難實現,而且用處不大(打打外星人還是可以的)。


我覺得完全可以,至於「呂威明」所說的,在地面,如果將火箭加速到超高音速,火箭將會受到數千攝氏度的高熱和衝擊波的考驗。

可能的解決的方法有兩個:

1、限制加速火箭的最高速度,這樣雖然在火箭脫離軌道之後,需要更多的燃料進一步推進火箭,但是這樣的火箭至少具有了較高的初速度,比現有的火箭所需的燃料要少很多。從性價比來說,還是非常划算的。

2、第二個方法也是通過限制火箭脫離軌道時的最高速度,從而保證火箭安全性。與第一個方法的不同之處在於,這個方法不需要攜帶很多的傳統的化學推進燃料,只需要一台能夠提供足夠動力的發動機和足夠多的水。

下面我簡要介紹一下第二種方法的具體的思路:

我們知道傳統的火箭發動機,是通過氧化劑和推進劑的燃燒,向後噴射出高溫高速的氣體,根據動量守恆定律,這些噴射出去的氣體所獲得的動量,等於火箭前進時所獲得的動量。

燃料這是同時充當了推進工質和動力源的角色。

而在我的新方案中,飛船必須攜帶足夠多的水,這裡水充當了工質,同時攜帶一台發動機,在飛船脫離電磁軌道之後,發動機負責將這些水向後高速噴射出去,從而獲得了繼續前進的推力。

我之所以認為新方案更好的原因在於,在地面的時,因為可以採用電磁軌道推進的方式,給火箭加速成本非常低廉,遠遠比傳統的推進方式便宜和安全。

通過給大質量的火箭加速,即使火箭在脫離軌道之後,速度不快,比如只有亞音速。但是因為火箭的總體質量巨大,其中大部分是工質,也就是普通的水,即使火箭速度不高,火箭的整體也具有極高的動量。

火箭在脫離電磁軌道之後,其自身攜帶的某種發動機,只要將大量的工質,以一個相對較低的速度向後噴射出去,火箭自身將獲得極高的動量,而且因為工質噴射速度不高,而且工質本身溫度也不高,這樣對火箭各個部件的性能要求也大大降低,這將使得火箭的製造成本極大的下降。

在進入太空預定軌道之後,此時火箭當中仍然保留著足夠多的工質。 在完成了相應任務之後,火箭完全有餘力利用剩餘的工質和能量,在火箭重入大氣之前,將火箭本身降低到足夠低的速度。這樣火箭重入大氣的過程將會變得容易很多,對火箭自身的抗高溫要求要將低得多,這進一步降低了火箭的成本。

相信在採用了新技術之後,火箭的發射成本將會比普通的客機飛行一次還要便宜。火箭所有的相關部件都是完全重複利用的。

以下一些數據是我根據一些簡單的物理知識計算所得,歡迎各位大拿斧正。

下面是我計算的每公斤同步衛星軌道的發射成本:

地球同步衛星軌道高度 35786 公里

地球同步衛星軌道速度 11068 公里/hour

1 * 35786 * 1000 * 10 = 357860000

1 * 11068 * 1000/3600

3074 m/s

1 * 30742 = 9449476

357860000 + 9449476 = 367309476 J

3*367309.476 kj = 1101927 kj.

0.2為內燃機效率

44000 為汽油熱值

1101927 kj 是每公斤衛星發射所需要做的功

1101927 / 44000(汽油熱值) / 0.2 = 125 kg 汽油

¥7.2/公斤 為汽油2015-6月的價格

125 * 7.2 = ¥901

我的新方案發射成本是901人民幣每公斤,地球同步軌道哦,美國的需要0.31萬美元每公斤。


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