Küsimus:
Kas püssirohi viib teid kuule?
James Jenkins
2013-07-29 20:08:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jules Verne'i teoses „Maalt kuule“ (1873) on kosmoselaeva Kuule saatmiseks kasutatud suurt suurtükki. Elav arutelu IX peatükis toob kaasa selle, et laeva Kuule laskmiseks kasutatakse 400 000 naela puuvillast puuvilla.

Kaks küsimust;

  1. kas 1 600 000 naela (725 748 kg) pulbrit võrdub tõstmiseks 400 000 naelaga (181 437 kg) täispuhutavat puuvilla?
  2. Kui jätta kõrvale kõik muud probleemid, kas kumbki tõstekogus viiks teid Kuule?
Kõlab nagu müütide purustajate töö.
Ilma püssirohu energiatihedust otsimata ei oleks ma kihla vedanud, et su kuu jõuaks.
@deltree Palju asjakohasem: http://what-if.xkcd.com/24/
Ma arvan, et peate selgitama (2), kas peate silmas "viige midagi Kuule" või "viige inimene Kuule". Need on kaks täiesti erinevat ettevõtmist, kuna sinna metallitüki saamine nõuab mõnevõrra teistsuguseid võimalusi kui sinna elava inimese saamine.
Keemia ja materjaliteadused võivad teie teele sattuda juba ammu enne, kui ballistika teie teele satub. Eeldades, et selle plahvatuskaala korral eraldub energiatase, eeldades, et suudate selles mõõtmes püssirohu süttida, puhuks teie kahur laiali juba ammu enne, kui see teie mürsu 12 kilomeetrit sekundis ülespoole laseks. Ma oleksin šokeeritud, kui saaksite isegi roostevabast terasest kuuli sel viisil kosmosesse lennutada.
Kohustusliku lugemise teemad: [V-3] (https://en.wikipedia.org/wiki/V-3_cannon) ja [Gerald Bull] (https://en.wikipedia.org/wiki/Gerald_Bull).
Gerald Bulli töödest lugedes võiks arvata, et sellega võiks hakkama saada. Kui kujutate ette piisavalt suurt, piisavalt pikka, piisavalt tugevat püssitoru ja põhjas süttivat suurt raketikütust, kas võiksite eeldada, et raketikütus põleb alt üles, nii et paisuvad gaasid jäävad põlemata raketikütuse alla, nii et mürsk võib edasi minna nii kaua, kuni põlemisel on veel kütust ja tünn gaaside pidamiseks? Teid ei piiraks detoneerimisfrondi kiirus, sest see kõik liigub koos kiireneva mürskuga.
See paneb selle ulatuse veidi proovile, kuid siin on veel üks Mis siis, kui? tulirelvade kasutamise kohta tõukejõu saamiseks: http://what-if.xkcd.com/21/
Suurimad probleemid oleksid: g jõud - piisavalt pikk barrel / piisavalt suur, kuid progresseeruv põletus, et saavutada põgenemiskiirus vastuvõetavalt väikese kiirendusega; hõõrdumine püssitorus ülihelikiirusel; hüperhelikiirusega reisimine madalal õhkkonnal koos kaasneva kuumutamise ja kiiruse kadumisega Võib-olla võimalik, kuid kaugeltki mitte praktiline.
Neli vastused:
#1
+52
PearsonArtPhoto
2013-07-29 22:21:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Delta V stardinõue Wikipedia kohta on madalale Kuu orbiidile umbes 14 km / s. See tähendab, et Kuu tiirlemiseks peaksite saavutama kiiruse 14 km / s. Osa sellest tuleb teha kosmosest, kuid suurema osa sellest saaks teoreetiliselt maapinnalt. Niisiis, mida peate selle saavutamiseks tegema?

Teises maailmasõjas töötasid sakslased välja suurtükimürsu, mis suutis liikuda kiirusega 1,67 km / s. Selleks kulus 200 kg pulbrit ja tulistati 106 kg kest. Oletame lihtsalt, et saaksite seda lõpmatult ülespoole skaalata (Pole tõenäoline, kuid eeldame vaid korraks). Oletame, et laeva mass on 1000 kg (tõenäoliselt oleks suurem). Kõike seda arvesse võttes vajaksite laeva sama kiirusega vette laskmiseks 10 korda rohkem ja laeva Kuu orbiidile laskmiseks umbes 72 korda rohkem. See oleks umbes 14400 kg pulbrit ehk umbes 16 tonni pulbrit, palju vähem kui Jules Vern ütles, et teil on vaja. Niisiis, miks me seda ei tee?

Kuigi teoreetiliselt võiks kuule niimoodi jõuda, ei piisa kuule maandumiseks vähemalt kontrollitult puhtast kahuri tõukejõust. Maanduksite lõpuks Kuul põgenemiskiirusel 2,4 km / s, ilma et teid peataks rakett. Pealegi oleksid teie käivitamisel rakendatavad raskusjõud tohutud. Suurtükiväe elektroonika peab olema hinnatud 15000 Gs juures. Edu, et inimene saaks selle üle elada. Ja ka füüsika ei ole nii ulatuslik, nagu ma siin märkisin, kuid numbrid annavad hea esimese järgu ligikaudse tulemuse.

Raketi stardiprofiil on astronautide kosmosesse viimiseks parimal juhul gravitatsiooni suurusest. Sa pead tõesti mõnda aega pidevalt pingutama. Rööbaspüstol võib siiski anda orbiidile vajaliku kiiruse, kui kavatsete selle teoks teha hoolikalt.

Ma arvasin, et peamine vastuargument oli see, et kui läbite reaktsioonisaaduste soojuskiiruse, ei saa te kiiruse suurendamisel põhimõtteliselt mingit kasulikku kasu.
@AlanSE: Kirjutage julgelt oma vastus, ma tunnistan, et minu vastus on väga karm. Minu jaoks on suurim probleem see, et te ei saanud peatuda, kui sõltusite kaanonist, kuhu kuskile startida, nii et ...
Ehkki ilmselgelt tekiks inimeste kaasamise korral kiirenevaid ja aeglustuvaid probleeme, kas sellist süsteemi (teoreetiliselt) saaks kasutada toormaterjalide tarnimiseks maast Kuu baasi? Võib-olla teha purustatud kuust kivimi / tolmu voodi maandumiseks või mingisugused õhkpatjad .. kas sellest piisaks, et hoida iga korduvvarustuse korral lahti kuutükke?
@PeterLeppert: Jah, see on võimalik, kuid tõenäoliselt ei kasutata kahuripõhist lähenemist. Ehk muul viisil öeldud põhjustel relv.
Käivitamine oleks piisavalt surmav, et tappa kõik, mida maandumisel saab tappa
@ ŁukaszLech Ei, stardiga ei tapeta midagi, mis juhtus laeva maandumisel seal lähedal kuul olema. Miks te väidate, et nii oleks?
@AJMansfield pidasin silmas kõike, mis juhtub sellise laevaga reisima.
12 km / s on Maa madalale orbiidile jõudmiseks vajalik kiirus. Kuule laskmiseks peate suutma jõuda Lagrangi punkti Maa ja Kuu vahel. See asub maapinnast 385000 kaugusel, nii et lasu jaoks vajalik mürsu kiirus peaks olema selle saavutamiseks palju suurem, kui lihtsalt 12 km / h lasuga võimalik madalale orbiidile jõudmiseks.
Madalale orbiidile jõudmiseks 10, LLO-le 14. Oih ... kohandub vastavalt vajadusele.
#2
+25
Thomas Pornin
2013-07-30 01:22:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Minu teada ei lähe lõhkeaine plahvatuse lööklaine kiiremini kui umbes 2,5 km / s, nii et kuuli ei suunata sellest kiirusest kaugemale, hoolimata sellest, kui palju püssirohutünne koguneb. Lööklaine võib kiirendada, kui operatsioon toimub siiski kõrgrõhkkeskkonnas, kuid orbiidile jõudmiseks piisava kiiruse saavutamine (umbes 8 km / s) tundub keeruline, rääkimata Kuule minekust.

Siiski saate teha mitmeastmelise süsteemi: üks kahur, mis laseb teise, kolmas, kaheksa jne. Lõppkokkuvõttes on teil rakett, mitte kahur. See on natuke määratluseküsimus ...

(Variandi, mille lõhkeaine on püssirohust veidi muljetavaldavam uuritakse tõsiselt, kuid ma kahtlen, kas see juhtub peagi.)

Kiirendus tasanduks ka sõna otseses mõttes, kui selgroogsed, kellel pole piisavalt õnne, et nad oleksid sellele reisile valitud. Kosmosekahurid on rohkem kui tühikäigul spekuleerimine, kuid need on mõeldud puistematerjalide, mitte inimeste, veeskamiseks.

#3
+12
Kevin
2013-07-29 22:36:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Absoluutne teoreetiline maksimaalne mass, mille 1 600 000 naela pulbrit Kuule võib lasta, on veidi alla 35 500 kg. Arvutamine pole sugugi nii keeruline (sissejuhatav arvutuspõhine füüsika), kuid on mõnevõrra pikk ja kaasatud ning oleks sellisel saidil ilma Mathjaxita üsna kole. See aga teeb kaks peamist eeldust, mida tegelikult juhtuda ei saa: õhutakistust pole ja kogu pulber põleb koheselt, kandes kogu energia raketti (ükski visuaalsele leegile, ükski helile jne.) Töötan endiselt nende efektide kvantitatiivse analüüsi kallal, kuid olen üsna kindel, et raamatupidamine sest kas õhutakistus või raketi lõplik põlemiskiirus muudaks kuu jõudmise võimatuks.

Raketikütusel töötava raketi maksimaalne kiirus sõltub raketi massist, raketikütuse massist ja heitgaasi väljalaskekiirus. James Jenkinsi sõnul oli laev 20 000 naela; raketikütus on muidugi 1 600 000 naela. Kasutades musta pulbri tüüpilist kiirust 800 m / s. Gravitatsiooniga võitlemata võib see püssirohu kogus ajada laev veidi üle 3 , 500 m / s, kaugel Maa põgenemiskiirusest 11 200 m / s. Pisut ümber pöörates vajaks see massisuhe heitgaasi kiirust peaaegu 2550 m / s. Ja täielikkuse huvides võiks antud 160 M naela raketikütus lasta alla 1,5 naela raketi; kogu 20 000 naela raketi laskmiseks kuluks 24 miljardit naela raketikütust.

Jules Verne'i laev oli läbimõõduga 108 tolli ja kaalus 2071 naela (9071 kg) http://en.wikisource.org/wiki/From_the_Earth_to_the_Moon/Chapter_VIII
#4
+5
geoffc
2013-07-29 23:35:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

On räägitud, et esimene inimtöö objekt, mis saavutas põgenemiskiiruse, oli maa-aluse tuumapommi katse ajal väljalaskeava kohal olev inimese auku kattega kate.

Kuid nad tsiteerivad seda veebisaidil.

Kuid eeldus, et see võis Maalt põgeneda, on usutav (dr Brownlee kaalutlusõigus prioriteetsete nõuete esitamisel on hästi soovitatav). Jättes kõrvale selle, kas selline ülihüperooniline unaerodünaamiline objekt suudab isegi atmosfääri alumise atmosfääri läbimise üle elada, näib olevat võimatu säilitada atmosfääri läbimisel suurt osa oma algkiirusest. Maapealse hüperhelikiirusega mürskul on sama probleem oma kiiruse säilitamisel kui sissetuleval meteooril. Vastavalt Ameerika Meteoriühingu Tulekera ja Meteori KKK meteooridele, mis kaaluvad vähem kui 8 tonni, ei säilita atmosfääri läbimisel mitte ükski oma kosmiline kiirus, nad jõuavad lihtsalt langeva kivina. Ainult objektid, mis kaaluvad seda massi mitu korda, säilitavad märkimisväärse osa oma kiirusest.

Teisest lõbusast vaatenurgast on olemas suurepärane ulmejutt, nimega King Davidi kosmoselaev Jerry Pournelle, kes postuleerib universumi, kus tähtedevahelised pakuvad ühiskonnad ei sekku, kui teie planeet ei jõua orbiidile ja poliitilistel põhjustel vajab planeet kosmoselendu nii kiiresti kui võimalik, nii et nad ehitavad mehitatud laeva, mis kasutab lähenemist tulistamiseks relv allapoole (Orioni keemiline versioon) orbiidile jõudmiseks.

Pournelle on hea ulme kirjutamise lõbus ja selles on huvitavaid arutelusid seotud probleemide üle.

Miks see on võimatu? Kiirusest pääsemiseks ei pea vektor olema piki "kohalikku" horisondi.
Ma pole päris kindel, kuidas see küsimusele vastab? Kuigi see on huvitav, eeldan, et see on ainult linnamüüt ja ükski osa sellest tegelikult ei püüa küsimusele vastata. : |
@DeerHunter - kas kaevukaas ei pulbristaks sellise tohutu surve all enne, kui see jõuab põgenemiskiirusele või vähemalt põleb leegis madalamas atmosfääris?
@DeerHunter mõtlesin võimatuks, kui orbitaal ei pääse kiirusest. Kuid põgenemiskiirus näib isegi tuumaürituse jaoks olevat erakordselt suur.
@TildalWave See vastab sellele analoogia põhjal. Kui isegi tuumaüritusel pole tõenäoliselt õnnestunud orbiidi / põgenemiskiiruse jaoks piisavat impulssi tekitada, näib väga tõenäoline, et ka mõni püssirohusündmus ei õnnestu.
Geoffc: Puhtalt ballistilisest vaatepunktist (kui see ei oleks madalam atmosfäär) pole mõeldav ette kujutada orbiidi saavutamist sirgjoonelise löögiga, kuna mööda Kuud ringi liikumine võib periapsi natuke tõmmata ... (jah, Ma tean, tühikäigul spekuleerimine) @TildalWave - viimane (leekides põlev) on üsna tõenäoline.
Geoffc - analoogia pole teaduslik. Hoiduge analoogiatest, kui te pole arvutusi teinud või ei saa neid teha, isegi ümbriku tagaküljel.
Kas keegi on selle pommi kohta veebisaidil [skeptics.se] küsinud?
See oli operatsiooni Plumbob Pascal-B test. Esialgne kiirus oli minimaalselt 66 km / sek; aeglasemalt ja seda oleks täheldatud testi filmiva kiire kaamera rohkem kui ühel kaadril: http://en.wikipedia.org/wiki/Operation_Plumbbob#The_first_nuclear-propelled_manmade_object_in_space
@DanNeely: Usun, et artikkel on selle allikas ja tegelikult on sellel tsitaat, mis on otseselt seotud käsitletava küsimusega. Sellisena olen redigeerinud küsimust asjakohase teabe lisamiseks.
Tegelikult arvan, et see on üks parimaid vastuseid, sest see tõstab esile seda, mida rakett suudab, mida püssirohi ei suuda, ja see tõstab midagi suhteliselt aeglaselt läbi atmosfääri, kuni selle saab ohutult orbiidile / põgenemiskiirusele kiirendada ilma põlemata.


See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...