For at få noget i rummet lige nu, har du brug for en raket. Men hvad nu hvis du i stedet kunne fjerner raketten og stadig få din nyttelast til rummet for under $ 1.000 pund? Det lyder som en aftale, ikke.
Ifølge Dr. John Hunter, en fysiker ved Lawrence Livermore National Laboratory og præsident for firmaet Quicklaunch, Inc., kan brug af en brintdrevet kanon muligvis være billetten til billig adgang til plads. Det er rigtigt, en "rumkanon" -platform til indsættelse af satellitter, brændstof og andre forsyninger i rummet virkelig kan være den næste store ting inden for rumteknologi.
Du kan måske sige, ”En pistol, der skyder ting ud i rummet? Det lyder som noget ud af Jules Verne! ” Og du havde ret: I Vernes "Fra jorden til månen" blev en kæmpe kanon kaldet Columbiad brugt til at fremdrage tre af figurerne i historien til Månen.
”Jules Verne fik det rigtigt, han var bare nødt til at vælge den rigtige væske,” sagde Hunter i en Google Techtalk, indlejret nedenfor.
Raketter har været arbejdshesten for rumfarende nationer i årtier, men der er et par nye i spillet, der lige er kommet i gang. Rum elevatorer begynder at komme "fra jorden", så at sige - Space Elevator Games viste sig at være en vinder lige sidste år - som en alternativ metode til transport af materialer i rummet.
"Vi hører meget om rumhevninger meget af tiden, og folk spørger altid, 'Er du beslægtet med rumhevninger?', Men vi interagerer ikke så vidt teknologier går." Sagde Hunter.
Kanoner med let gas fungerer næsten som man kunne forvente, at en rigtig, virkelig stor pistol fungerer: i den ene ende inde i et langt rør presses en gas, brint, helium eller metan til et ekstremt tryk, 15.000 PSI i den største kanon foreslået af Hunter. Nyttelasten er i denne ende af kanonen, når trykket frigøres, skubbes det kugleformede projektil, der holder nyttelasten ud af enden. Brint bruges på grund af dets lethed. Da et projektil ikke kan gå hurtigere end hvad der skubber det langs i en kanon, giver den lettere gas - som kan køre hurtigere - mulighed for at accelerere et projektil til utrolige hastigheder, over 13.000 miles i timen (21.000 km / t) .
Disse kanoner har eksisteret siden 1960'erne, skønt de ikke har set nogen anvendelse i levering af teknologi til rumleveringsbelastning. Rekordindstillingen kanon for et projektils højde var HARP-kanonen (High-Altitude Research Project). Det blev bygget af det amerikanske forsvarsdepartement og Canadas departement for nationalt forsvar og placeret i Yuma-begrundelsen i Arizona. Den lykkedes med at lobbe et Martlet-2C-inert projektil til 180 km (112 miles) den 12. november 1966, der stadig står som højderekorden for denne type pistol.
En anden iteration, der blev udviklet af Dr. Hunter selv, var Super High-Altitude Research Project (SHARP, en hyldest til den oprindelige kanon) i slutningen af 1980'erne af Lawrence Livermore University.
Hunter forklarede til Space Magazine via telefoninterview, ”Så her er hvad der sker: Jeg startede tilbage i 1985 på Livermore, og jeg var frisk ud af gradskolen, og de hyrede mig til at bygge elektriske kanoner, som jeg kunne have gjort ret ligetil. Men jeg stødte på en fyr på en cocktailfest, tro det eller ej. Han vidste, at jeg arbejdede med postproduktionsspolepistoler, og han sagde: 'John, de er gode, fordi du kan komme 12 km / s, hvor vi kun kan få lyst til 9 km / s med disse gaspistoler.' Jeg sagde, ' Hvad er en gaspistol? ”Det var det, der startede hele denne bold. Som det viser sig, kommer de elektriske kanoner kun til 5,5 km / s, og gaspistoler kommer til 11 km / s. ”
SHARP var - og er stadig - ejet af den amerikanske luftvåben. Hunter's firma har en fem-årig kontrakt om at bruge pistolen til test af skud, men det er ikke indstillet til at lave skud lodret. SHARP blev oprindeligt designet som en testbed til hypersoniske motorer til scramjets - jetfly, der er accelereret til høje hastigheder, og derefter bruge en specialiseret motor til deres egen til at skubbe op til 8 eller 9 gange lydens hastighed.
”Hvis vi går til et offentliggjort skud, hvor der er meget reklame og sånt, ville vi være nødt til at gå til et andet system, hvilket ikke ville være en stor opgave at bygge et, fordi jeg kunne dedikere det til det særlige Ansøgning. Hvis vi beslutter at gøre skuddet med Luftforsvaret, vil det sandsynligvis være en mindre undergruppe af mennesker, der kunne se skuddet. Luftforsvaret er meget opmærksomme på, hvordan de gør tingene, så vi skal godkende. De ejer faktisk pistolen. ”
Så Hunter har slået ud på egen hånd for at udvikle en kommercielt levedygtig kanon, der kan levere nyttelast til en brøkdel af prisen for konventionelle raketter. Han og to andre forskere, Dr. Harry Cartland og Dr. Rick Twogood, dannede Quicklaunch, Inc.
”Vi kom ud af blokke den 30. september, da vi havde topmødet om investeringer i rummet. Så holdt jeg foredraget på Google og derefter artiklen Popular Science, og vi har nu orienteret en venturekapitalgruppe. Vi er i ”stressfasen”, og jeg forventer, at vi er i denne trængselsfase i seks måneder, hvor vi skal gå bare for at shoppe vores projekt rundt. Men mens vi er i denne fase, tror vi stadig på hardware, så jeg vil faktisk have en demonstrerende nedsænket version i slutningen af februar. Grundlæggende vil det opnå den rigtige hældning og gøre skud. Det bliver en prototype på 10 fod, ”sagde Hunter.
I sidste ende forestiller Hunter sig en kanon i stor skala, der vil lanceres fra havet nær ækvator. Ved opsætning fra havet vil pistolen være i stand til at dreje og svinge rundt for let at lancere nyttelast til forskellige baner. Det er nødvendigt at være i nærheden af ækvator, fordi det er her Jorden drejer hurtigst, så objekter, der er lanceret fra ækvatorvidde, kan opnå en højere bane med mindre energi.
Kritisk for at få nyttelastene i kredsløb er brugen af en en-trins raket, der er knyttet til nyttelastprojektilet. Da den største pistol er beregnet til at få pakken i gang på lidt over 7 km / s (4,3 miles / s), er der behov for en booster til det ekstra skub for at få den forbi jordens flugthastighed, som er 11,2 km / s (6,95 miles / s).
Forvent ikke at se mennesker skyde mod Månen eller Mars ombord på en af projektilerne, da lanceringsstyrken fra kanonen kunne være op til 5.000 Gs.
Den største - og dyreste - kanon ville være i stand til at lancere 454 kg nyttelast på 1 000 pund i en Low-Earth Orbit (LEO). De forventede omkostninger for denne kanon er $ 500 millioner, men dette er den sidste fase i en foreslået række kanoner, der ville starte små og bygge videre på de erfaringer, der blev lært af hver iteration.
Efter nogle indledende test med SHARP-pistolen og prototypemodellerne, vil der blive designet et system, der er i stand til at lancere 2-pund (0,9 kg) nyttelast i rummet. Omkostningerne ved denne kanon, estimerer Hunter, vil være omkring $ 10 millioner og tage to år at få rullende.
”[2 lb-kapacitetsstarteren] er faktisk skræddersyet til en lille niche, som er Cubesat-samfundet. Det giver mening, fordi vi kan “G-hærde” cubesats. For mig ville det gøre en dejlig niche at være i stand til at arbejde med akademikere. Det vil være meget sjovt, fordi de naturligvis kredser om cubesats. I fase 1 skal vi bare fodre inerte runder, og vi skal måske 20 skud på lav plads og bryde verdensrekorden ti eller tolv gange. I fase to kommer vi i kredsløb om ting, der tager data og vil overføre, ”sagde Hunter.
Cubesats - små satellitter, der ikke er større end en liter volumen (10 cm terning) og vejer mindre end et kilogram - kan let "G-hærdet" eller gøres til at modstå de imponerende kræfter ved at blive lanceret ud af en enorm kanon.
Efter at dette system er testet, sagde Hunter, ”Det første kommercielle system vil være et $ 50 millioner system til 100 pund [45 kg] kapacitet. $ 50 millioner er mindre end prisen på en F-15, dybest set. Jeg tror, det er ret inden for mange mennesker, især hvis du har demonstreret faser en og to før det. ”
Gør ikke Hunter forkert: 50 millioner dollars er ikke inden for middelværdien af Joe, men til at lancere små satellitter i rummet, der er et temmelig lille antal. Hver rumfærnemission, for eksempel, koster $ 450 millioner, og for at starte en kommunikationssatellit taler du $ 50 millioner til $ 400 millioner.
Den største pistol - 1,1 km i længden - ville køre omkring 500 millioner dollars og kunne konstrueres inden for syv år, optimalt. I betragtning af at selve pistolen er genanvendelig, og at opsamling af brintet fra hver affyring af pistolen kunne gøres for at spare på brændstofomkostninger, ville omkostningerne for en person, der ønsker at lancere en nyttelast, ligge mellem $ 250 - $ 1000 pr. Pund.
Hunter har allerede set interesse fra forskellige virksomheder, sagde han.
”Der har været en privat virksomhed, der forbliver fortrolig. Vi vil holde dem private, indtil røgen er klar her. Vi har haft seriøs interesse fra nogle mennesker. Vi agter at øge antallet af kandidater markant. Vi vil have flere kandidater end den sidste republikanske konvention, det er mit mål! ”
Med hensyn til, hvorvidt denne type system har haft nogen interesse fra F & U over ved NASA, svarede Hunter: ”Vi har ikke henvendt os til NASA, og jeg tror, NASA i sidste ende vil blive en kunde af os… Jeg vil nærmer sig NASA i de næste par uger. ”
For mere om de specifikke detaljer om pistolen og nyttelastleveringssystemet, se Google Techtalk indlejret ovenfor, eller lyt til den 15. januar-episoden af The Space Show, hvor Hunter optrådte som gæst.
Kilde: Physorg, Google TechTalk, telefoninterview med John Hunter
