Для объекта на низкой околоземной орбите (на высоте более 100 миль над поверхностью земли) необходимая скорость составляет около 17 000 миль в час. Даже если бы требушет мог развить такую ​​скорость на поверхности земли, у вас было бы как минимум три проблемы:

1. Объект СРАЗУ сгорел бы в нашей плотной атмосфере. Подумайте о космическом челноке, летящем с орбитальной скоростью, когда он сталкивается с очень разреженной атмосферой на очень больших высотах. Для этого требуется специальная термостойкая керамическая плитка из-за нагрева, вызванного очень разреженной атмосферой. Если бы угол, под которым произошло первое столкновение с атмосферой, был слишком крутым, он бы полностью испепелился. Таким образом, нет материала, который можно было бы использовать для создания спутника и который предотвратил бы его немедленное возгорание.

2. Если бы вы могли волшебным образом заставить исчезнуть всю атмосферу, вы все равно не смогли бы запустить спутник с требушетом с поверхности земли. Ну, вы могли бы, но он совершил бы только менее одного оборота. Если бы вы набрали правильную скорость, он бы стартовал по хорошей эллиптической орбите, но эллипс вернул бы вас к точке запуска, проходящей сквозь земную кору. Другими словами, эллипс пройдет через землю так, что менее чем за один оборот вы снова коснетесь поверхности земли. Для успешного запуска спутник должен иметь на борту какой-то ракетный двигатель, чтобы, достигнув соответствующей высоты, он мог изменить направление скорости, чтобы выйти на орбиту, не пересекающую поверхность земли.

3. Последняя проблема, которая сделает этот Trebuchet невозможным, - это масса и необходимая сила рычага, который будет соединять тяжелый вес с точкой вращения спутника. Я подозреваю, что, сделав эту руку достаточно сильной, она станет слишком тяжелой для работы. Итак, пока давайте предположим, что рука имеет нулевую массу и бесконечную силу. Затем, если мы предположим, что тяжелый вес падает, скажем, примерно за 1 секунду с ускорением около 1G, то для того, чтобы спутник разогнался до 17 000 миль в час, ускорение спутника должно быть 25 000 фут/сек^2, что означает, что он будет ускоряться со скоростью 780G (так что людей наверняка убьют). Это означало бы, что длина плеча до спутника должна быть в 780 раз больше длины короткого плеча до тяжелого груза. Таким образом, если бы длина короткого плеча составляла 10 футов, длина длинного плеча должна была бы составлять 7800 футов, что составляет 1,5 мили. Я думаю, вы можете видеть, что требования к оружию делают это совершенно непрактичным, если не невозможным. Чтобы это даже работало, тяжелый вес должен быть больше, чем масса спутника, умноженная на длину длинного плеча, деленную на длину короткого плеча, с очень большим коэффициентом (чтобы гарантировать, что тяжелый вес падает примерно на 1G). Если мы предположим, что спутник весит 100 кг, то в этом случае это означает, что тяжелый вес должен быть примерно в 10 или 100 раз (7800/10) * 100 кг, то есть примерно от 780 000 кг до 7 800 000 кг. Представьте себе силу руки, которая требуется. Затем подумайте о том, насколько тяжелой будет рука и как это сделает все эти требования еще более невыполнимыми, поскольку тяжелая рука значительно уменьшит ускорение спутника. тяжелый вес должен быть больше, чем масса спутника, умноженная на длину длинного плеча, деленную на длину короткого плеча, с очень большим коэффициентом (чтобы гарантировать, что тяжелый вес падает примерно на 1G). Если мы предположим, что спутник весит 100 кг, то в этом случае это означает, что тяжелый вес должен быть примерно в 10 или 100 раз (7800/10) * 100 кг, то есть примерно от 780 000 кг до 7 800 000 кг. Представьте себе силу руки, которая требуется. Затем подумайте о том, насколько тяжелой будет рука и как это сделает все эти требования еще более невыполнимыми, поскольку тяжелая рука значительно уменьшит ускорение спутника. тяжелый вес должен быть больше, чем масса спутника, умноженная на длину длинного плеча, деленную на длину короткого плеча, с очень большим коэффициентом (чтобы гарантировать, что тяжелый вес падает примерно на 1G). Если мы предположим, что спутник весит 100 кг, то в этом случае это означает, что тяжелый вес должен быть примерно в 10 или 100 раз (7800/10) * 100 кг, то есть примерно от 780 000 кг до 7 800 000 кг. Представьте себе силу руки, которая требуется. Затем подумайте о том, насколько тяжелой будет рука и как это сделает все эти требования еще более невыполнимыми, поскольку тяжелая рука значительно уменьшит ускорение спутника. тогда в этом случае это означает, что тяжелый вес должен быть примерно в 10 или 100 раз (7800/10) * 100 кг - то есть примерно от 780 000 кг до 7 800 000 кг. Представьте себе силу руки, которая требуется. Затем подумайте о том, насколько тяжелой будет рука и как это сделает все эти требования еще более невыполнимыми, поскольку тяжелая рука значительно уменьшит ускорение спутника. тогда в этом случае это означает, что тяжелый вес должен быть примерно в 10 или 100 раз (7800/10) * 100 кг - то есть примерно от 780 000 кг до 7 800 000 кг. Представьте себе силу руки, которая требуется. Затем подумайте о том, насколько тяжелой будет рука и как это сделает все эти требования еще более невыполнимыми, поскольку тяжелая рука значительно уменьшит ускорение спутника.

Так что нет, это НЕ МОЖЕТ быть сделано...

1. Если катапульта разгонит объект из состояния покоя в$v_{e}$по длине$L$при постоянном ускорении$a_{e}$, то ускорение будет $$\begin{equation} a_{e}=\frac{v_{e}^{2}}{2L} \end{equation}$$ поэтому сила при ускорении объекта массой$m$будет $$\begin{equation} F=m\frac{v_{e}^{2}}{2L} \end{equation}$$ Для$v_{e}$Земли, когда$L$составляет 1000 метров (выше самого высокого здания на Земле) и$m$100 кг, сила будет $$\begin{equation} F=(100kg)\frac{(11.2*10^{3}m/s)^{2}}{2(1000m)}=6,544,000N \end{equation}$$ во время запуска.
2. Ограничения по весу для скорости убегания нет. Скорость — это все, что имеет значение. См. ответ на (1), чтобы понять, почему запуск большой массы затруднен.
3. Если объект находится выше скорости убегания на поверхности, то он также будет выше скорости убегания на любой высоте (без учета сопротивления воздуха). Скорость убегания зависит от r, расстояния от центра масс Земли.
4. Когда вы учитываете сопротивление воздуха, все предыдущие ответы будут другими. Даже без сопротивления воздуха это было бы очень сложно.

Вместо использования катапульт магнитные двигательные установки (особенно сверхпроводящие) были бы более полезны для неракетных космических запусков . В частности, энергия, необходимая среднему парню (70 кг), чтобы выбраться из этого мира, составит$43.904 × 10^8 J$

Ваша катапульта чем-то сравнима с космической пушкой . Но он не может вывести полезную нагрузку на стабильную орбиту, поскольку гравитация определенно не позволит этого...

Массовые драйверы , в которых используются сверхпроводящие катушки , будут более эффективными (более 90%) для достижения такого большого количества кинетической энергии (убегающей скорости) за один подъем. Но все они в списке будущих предложений ... Они очень мощные и, вероятно, не имеют ограничения по весу. Да, мы могли бы запускать спутники прямо на их геостационарные орбиты без использования ракет. Несмотря на то, что это был бы большой успех, для его получения необходимо вложить несколько миллионов новых банкнот...

Кроме того, я добавлю, что космические лифты были бы более полезными при сравнении бюджета . Все эти ссылки на Википедию весьма хороши в этой теме...

Редактировать: Хорошо... Требушет состоит из двух рук - руки со снарядом и руки с основным весом. Отношение длины плеча основного веса к длине плеча снаряда обычно составляет от 1/2 до 1/5. Рычаг основного веса имеет противовес, необходимый для выстрела снаряда, и он всегда должен быть кратен весу снаряда (здесь также имеет значение высота рычагов основного веса). Угол, который мы обычно используем для снаряда, равен 45°. Здесь, чтобы достичь космической скорости (по крайней мере, близкой к ней), вы должны использовать как минимум миллион тонн противовеса, 10-фунтовый снаряд и требушет длиной более 2 миль, и использование угла 90 ° было бы полезно. ! Теоретически возможно, я бы сказал...

Обратитесь к этим документам по дальности Trebuchet и по дальности снарядов ...

Редактировать: ваши первые два вопроса были разумными. Но сейчас это совершенно невозможно достичь. Как я уже говорил, гравитация не позволит вывести ваш снаряд на геостационарную орбиту. Даже если нет сопротивления воздуха (Трения в атмосфере) и вы преодолели скорость убегания, вы бы улетели в открытый космос и никогда не вернулись бы..! Следовательно, при отсутствии ракетной двигательной установки вам потребуются хотя бы какие-то магнитные системы (не только дерево и часовые механизмы..!)

@Ehryk: Если эти документы не были полезны, вот информация из моделирования, которая дает представление.

Есть некоторое программное обеспечение, такое как ATreb, WinTreb или Trebuchet Simulator ... Вы можете обратиться к списку предоставленных симуляторов ...

На самом деле было бы возможно достичь почти стабильной орбиты, ЕСЛИ бы вы могли сделать требушет, достаточно мощный, чтобы запустить снаряд на Луну. Вы могли бы заставить снаряды пролететь по орбите несколько раз, по крайней мере. И, как указывали люди, просто сделать так, чтобы он стрелял в космос, практически невозможно, но если вы прошли этот шаг, у вас есть другая проблема. Проблема заключается в поднятии перицентра снарядов (самая низкая орбитальная позиция) после выхода за пределы атмосферы. После запуска перицентр будет таким же низким, как и высота требушетов, что означает, что он упадет обратно на землю после 1 витка. Но если бы вы могли получить с Луны помощь из рогатки, чтобы набрать необходимую орбитальную скорость, чтобы поднять перицентр, он должен был бы попасть в относительностабильная орбита. Я говорю относительно, потому что в будущем он может столкнуться с Луной или совершить еще один выстрел из пращи, который снова изменит его орбиту.