Из пушки... В точку лагранжа?

[Polnoch Ксю]

Когда сегодня вели с мужем интеллектуальную беседу про способы удешевления выхода из гравитационного колодца, он высказал идею, которая, кажется, ещё не звучала: не секрет, что идея использовать пушки, рейлганы, итд для вывода нагрузок в космос звучали уже неоднократно. Но все они предполагают, что спутник всё же имеет ракетный двигатель, и далее в верхней точке траектории (апогее) поднимает импульсом ближнюю точку (перегей) выше поверхности Земли.
Это удорожает конструкцию, и лишаёт её заметных преимуществ перед многоразовыми ракетами.

Но что если стрелять из рейлгана/гаусса в... Точки лагранжа L3/L4? Стрелять топливом, едой, реакторными сборками итд так, чтобы при подлёте к точке Лагранжа предмет имел околонулевую скорость? И дальше уже в этой точке мы подбираем груз, и загружаем в наш корабль?

[Maki]

Но что если стрелять из рейлгана/гаусса в... Точки лагранжа L3/L4? Стрелять топливом, едой, реакторными сборками итд так, чтобы при подлёте к точке Лагранжа предмет имел околонулевую скорость? И дальше уже в этой точке мы подбираем груз, и загружаем в наш корабль?

А как ваш груз приобретёт "околонулевую скорость"?

[NotSodern]

Это удорожает конструкцию, и лишаёт её заметных преимуществ перед многоразовыми ракетами

С другой стороны заметно удешевляет/упрощает пушку. У пушки даже на низкие орбиты проблемы есть с реализацией.

[Polnoch Ксю]

А как ваш груз приобретёт "околонулевую скорость"?

Подкиньте камень вверх. В верхней точке траектории у него будет околонулевая скорость

[petrovich1964]

Подкиньте камень вверх. В верхней точке траектории у него будет околонулевая скорость

В точке Лагранжа гравитация от центрального тела присутствует. Чтобы объект оставался в этой точке у него должна быть некая орбитальная скорость.

[gan]

Но что если стрелять из рейлгана/гаусса в..

Низя! , кпд +потери преобразования + Вы уже ответили, кстати сами

они вынуждены уважать Второе Начало, и сбрасывать энтропию радиаторами

.

[Polnoch Ксю]

Подкиньте камень вверх. В верхней точке траектории у него будет околонулевая скорость

В точке Лагранжа гравитация от центрального тела присутствует. Чтобы объект оставался в этой точке у него должна быть некая орбитальная скорость.

В L1 да - там нужен боковой компонент - вы выстреливаете вверх, Вам нужна боковая скорость (меньшая, чем Вам нужна на этой высоте, но как минимум как у Луны). А в L3/L4 - у Вашего вытянутого эллипса направление может быть уже не под 90 градусов, а меньше? Или я что-то не понимаю? Кроме того, в общем-то у Вас скорость у снаряда уже есть - просто направлена немного не в том направлении, что Вам нужно. Это же гравитационная ловушка, и тело, находящееся в ней находится в стабильном режиме - там даже пыль собирается. Кроме того, даже про L1 - может быть луна утащит за собой? или нет? Да, это нестабильная точка. Но L3/L4 стабильные. Ничего не получается всё равно, и идея мёртвая? 

[Maki]

Ничего не получается всё равно, и идея мёртвая?

Боюсь, что она мертва уже по той причине, что Земля имеет плотную атмосферу, а ваша пушка должна выплюнуть снаряд со скоростью большей, чем 1 космическая. Так что вы получите просто рукотворный болид, который будет иметь исключительно эстетическое значение.
Что касается "камня вверх" - он подчиняется трём стабильным факторам: начальному ускорению, сопротивлению воздуха, и ускорению свободного падения. Два последних его и тормозят до нулевой скорости. Но ведь в точках Лагранжа нет ни того, ни другого, так ведь?

[Polnoch Ксю]

Но ведь в точках Лагранжа нет ни того, ни другого, так ведь?

по мере приближения к точке сила тяжести от земли убывает. Но можно расчитать так, чтобы влететь в L3 с уже околонулевой скоростью. Другое дело, что это, нам, наверное, всё же ничего не даст? Может быть, есть какие-то другие, стабильные точки (уже не лагранжа), которым не нужен горизонтальный компонент вектора скорости?

[Фантазер]

Но что если стрелять из рейлгана/гаусса в... Точки лагранжа L3/L4? Стрелять топливом, едой, реакторными сборками итд так, чтобы при подлёте к точке Лагранжа предмет имел околонулевую скорость? И дальше уже в этой точке мы подбираем груз, и загружаем в наш корабль?

Увы!Всё придумано до нас!Это предлагал ещё О,Нил для доставки материалов с Луны и строительства своих "хабитатов.С земли никак не получится,сильно мешает атмосфера ,причём потери растут квадратично с увеличением скорости.До Лагранжа пожалуй потери будут слишком велики.
В журнале ТМ давненько была статья,где давалось ограничение скорости выстрела потерями в 4-4,5 км\сек.Вот если стрелять ракетами....,или самолётами!!
    Вариант предложенный мной:
  И решил я засунуть самолёт в большую и длинную трубу.... Но с водородом!?Двигатель оставил прежний; ТРДФ турбореактивный с форсажной камерой.Получилось:Скорость звука 1420 м \сек ,3 М ,предел для ТРД ,это 4200 м\сек.Давление в трубе м б повышено на порядок,а значит и мощность двигателя.В качестве инертной массы  водород,большая его часть не сгоревшая в КС двигателя.а вот в ФК в отличие от азота он сгорает полностью.Что увеличивает тягу в 4 раза.Ну и сам самолёт точнее пространство между ним и трубой на больших скоростях превращается в прямоточный РД весьма большой мощности.До М 16 в трубе конечно не разгонишься,но 6-8 достижимы.Далее,самолёт и выхлоп ТРД сами по себе являются пробкой ,а труба как и пушка закрыта сзади передача импульса будет осуществляться давлением горячих газов.Что весьма значительно увеличивает КПД использования мощности двигателя.На больших скоростях это будет в основном реактивная тяга.Всё перечисленное позволяет достичь ускорений сопоставимых с ракетными,а возможно и большими.Потому как в торец труби и ее стенки можно встроить дополнительные двигатели.Энергия топлива такого самолёта,да что уж там -ракеты,которым будет являться  жидкий кислород будет на 15 больше чем у чисто водородной.Но ещё и без огромного водородного бака.И пожалуй самое главное в этой идее.Большая длина трубы и направление выхлопа двигателя в обратную сторону от направления полёта позволяет сохранить основную массу отработанного топлива и водорода внутри трубы почти без потерь и использовать после переработки многократно.На Земле,лунах и астероидах для создания системы нет особых проблем .В космосе это потребует равновеликих противоположных грузопотоков.Везде система требует достаточно больших грузопотоков.И естественно мощных источников энергии и электролизёров для повторного разложения образовавшейся воды.
Перенёс сюда  из темы :Идеальный РД.Там начался пустопорожний трёп(забалтывание?).

[Maki]

по мере приближения к точке сила тяжести от земли убывает. Но можно расчитать так, чтобы влететь в L3 с уже околонулевой скоростью. Другое дело, что это, нам, наверное, всё же ничего не даст? Может быть, есть какие-то другие, стабильные точки (уже не лагранжа), которым не нужен горизонтальный компонент вектора скорости?

Боюсь, что даже если вы наделаете на орбите Земли "греков" или "троянцев" - собирать их будет абсолютно геморройная задача. Проще, наверное, концентрировать пушечные снаряды на геостационаре или даже на околоземной орбите. Но всё это работает, только если пренебречь плотной (и нестабильной) атмосферой Земли. А ею пренебречь, конечно же, не получится. Так что получаем и аэродинамически, и баллистически бесперспективную схему.
Извиняюсь за скепсис... )

[boch]

Это же гравитационная ловушка, и тело, находящееся в ней находится в стабильном режиме - там даже пыль собирается.

Это не грави-ловушка, это ловушка сохранения полной энергии. Чтобы тело в точках 3 и 4 могло существовать, оно должно иметь орбитальную скорость, причем точно такую скорость, что и в любой точке круговой орбиты на которой эти точки. То есть выводить грузы можно в любую точку этой орбиты, и смысла держать грузы в точках просто нет. Можно космический крейсер собирать из деталей   в тысячах километров от Земли, а не в миллионах, так как точки этой орбиты равнооднозначны.

Посмотрите как летают спутники Стерео 1 и 2 - им плевать на точки Лагранжа, так как для спутников этих точек не существует, иначе бы спутники в них "застряли". Типичная ошибка, что точки "ловят в ловушку".

Если направить снаряды в точки 3 и 4 из пушки с такой скоростью, чтобы они в точки могли попасть, значить придать им скорость примерно равную орбитальной скорости Земли, но на такой скорости они станут аналогом спутников Стерео, то есть по прибытии в точки эти снаряды спокойно минуют эти точки и продолжат полет как и спутники Стерео по круговой орбите вокруг большего тела.
с какой скоростью тела приходят в точки, с такой скоростью они из них и вылетают, то есть точек просто нет - есть области эквипотениальных поверхностей, типа линий высоты на географической карте. Ведь наличие линий высоты на карте не означает из наличие в реальности - это модель. Точки Лагранжа такие же модели в реальности не существующие.

По этой же причине временные троянские спутники не могут быть некими пленниками этих точек - они существуют в локальных областях в окрестностях этих точек - и когда локальная область достигает размеров глобальных, сравнимых с системой, объекты покидают эти точки. Грубо говоря - тело остается пленником этих областей, пока протяженность этой области равна примерно 1/3 протяженности земной орбиты.

[AlexAV]

Когда сегодня вели с мужем интеллектуальную беседу про способы удешевления выхода из гравитационного колодца, он высказал идею, которая, кажется, ещё не звучала: не секрет, что идея использовать пушки, рейлганы, итд для вывода нагрузок в космос звучали уже неоднократно. Но все они предполагают, что спутник всё же имеет ракетный двигатель, и далее в верхней точке траектории (апогее) поднимает импульсом ближнюю точку (перегей) выше поверхности Земли.
Это удорожает конструкцию, и лишаёт её заметных преимуществ перед многоразовыми ракетами.

Чисто с точки зрения баллистики это возможно. Т.е. возможно попасть с поверхности Земли в точку Лангранжа с минимальным корректирующим импульсом. Однако, в практической части тут есть одна практически нерешаемая проблема. У Земли есть довольно плотная атмосфера. Соответственно аппарат должен как-то её пройти уже имя скорость масштаба 12 км/с (несколько больше второй космической Земли). При такой скорости в приземных слоях атмосферы динамическое давление воздушного потока на аппарат будет иметь масштаб 180 МПа. Это на самом деле безумно много, сплошная вольфрамовая или стальная болванка это выдержит, но сколько-нибудь сложный аппарат, состоящий не только из сплошного довольно прочного металла - уже не факт. Ещё одной проблемой тут будет тепловой поток к поверхности аппарата масштаба 1 ТВт/м2. Ни один материал в природе рассеять такой поток в виде излучения не может. Любой существующий в природе материал при таких величинах падающего теплового потока будет подвержен чрезвычайно сильной абляции. Проблема тут даже не столько в факте абляции, сколько в её скорости. Масштаб скорости потери вещества тут будет 17000 кг/(м2с). А это дополнительно даст дополнительный абляционный импульс давления масштаба 60 МПа. В результате, даже если конструкция аппарата каким-то образом не разрушится механически от воздействия таких высоких давлений и не испарится полностью при прохождении плотных слоёв атмосферы, через неё в любом случае пройдёт ударная волна амплитудой масштаба 240 МПа. Опять же сплошной высокопрочный металл такую ударную волну, вероятно, выдержит (если в нем нет трещин и сильных неоднородностей, 240 МПа - вообще-то много и серьёзная неоднородность тут вполне может привести к процессам роста трещин и развитию явлений откола), но материалы менее прочные и более деликатные - т.е. полимеры, не говоря уже об любой электронике, такой ударной волной будут напрочь уничтожены, причём даже в том случае, если эти элементы будут скрыты внутри устройства под толстой металлической оболочкой (ударная волна пройдёт сквозь весь снаряд).

В общем элементарные оценки как-то говорят в пользу того, что так можно отстреливать максимум хорошо сделанные металлические болванки без каких-либо сложных устройств (электроники, двигателей и т.д.). Всё сколько-нибудь сложное оборудование, не говоря уже о живых организмах, в них просто не переживёт воздействия ударных волн, которые будут генерироваться в снаряде из-за взаимодействия с атмосферой при прохождении высокоскоростного снаряда через плотные её слои.

[tof-tof]

У Земли есть довольно плотная атмосфера.

Надо просто вывести дуло пушки за пределы атмосферы... Поднять пушку всего лишь на какие то 50км (например на стратосферном аэростате)...  Основная проблема как мне кажется ровно та же что с rail gun - нет материалов ствола с приемлемым ресурсом выстрелов...

[AlexAV]

Основная проблема как мне кажется ровно та же что с rail gun - нет материалов ствола с приемлемым ресурсом выстрелов...

Это тоже, но не только.

Надо просто вывести дуло пушки за пределы атмосферы... Поднять пушку всего лишь на какие то 50км (например на стратосферном аэростате)...

Проблема в том, что построить башню высотой  50 км вообще невозможно. Нагрузка в материале башни будет превышать предел текучести для любых материалов сколько-нибудь удовлетворительно работающих на сжатие. А подъёмная сила, действующая на аэростаты на такой высоте очень мала, всего около 1 грамм/м3.



Едва ли при такой малой подъёмной силе возможно подвесить конструкцию весом в тысячи тонн (направляющие рельсы длинной в десятки километров вместе с системой подвода электропитания явно будут весить очень не мало).

[Ый]

Просто любопытно. Все люди, предлагающие какие-нибудь "гениальные" идеи, прежде интересуются - не предлагалось ли чего-нибудь подобное в истории? Или хотя бы просмотреть возможность технического осуществления своих идей. Я понимаю, если бы это предлагали неграмотные люди, но ведь это всё образованные, закончившие ВУЗы специалисты. Или это гуманитарии?

[Polnoch Ксю]

прежде интересуются - не предлагалось ли чего-нибудь подобное в истории?

Я гуглила. За 5 минут ничего не нашла. И решила спросить на форуме. Так как тема не обсуждалась широко, за ней может быть (а может и не быть) ничего интересного. Лучше обсудить, чтобы быть уверенными, что идея - пустышка. Из сообщения AlexAV это не очевидно, кстати - я изначально предлагала выводить в точку Лагранжа именно "тупой" груз вроде рабочего тела для межпланетного корабля, припасов воды, топливных сборок для реактора, может быть еды.
В точке лагранжа подобрать такой груз, прибывший баллистическим образом:

Чисто с точки зрения баллистики это возможно. Т.е. возможно попасть с поверхности Земли в точку Лангранжа с минимальным корректирующим импульсом.

С помощью чего-нибудь вроде дрона с небольшим дельта-ви

[NotSodern]

топливных сборок для реактора

топливные сборки не боятся значительных перегрузок?

[Ый]

Уж на что развитая отрасль артиллерии - зенитная - давным давно подошла к своему пределу, и достать самолёт на высоте 20 км уже никак нельзя. Американские бомбардировщики на этой высоте летали спокойно и безопасно. Пришли к выводу, что их можно достать только ракетами. А вы опять про "из пушки на Луну". И высота небольшая, и груз маленький, и перегрузки такие, что только примитивные болванки можно выстреливать. Всё уже давно обдумано и пройдено.

[Фантазер]

Башня инженера Покровского -100 км.