Можем ли мы использовать рельсовую пушку на Луне, чтобы запускать вещи прямо на Марс?

Это было бы плохой идеей, если бы не два технических момента. Рейлганы создают огромные ускорения на коротком расстоянии, что необходимо для мобильной оружейной платформы.

Для пусковой установки вам нужен линейный двигатель, а не рельсотрон. Подумайте о поезде на магнитной подвеске, но без ограничения скорости.

Это был бы крупный инженерный проект, который, безусловно, должен был бы строиться почти полностью из ресурсов Луны или астероидов. Трасса будет иметь длину в сотни миль, но у вас есть то преимущество, что силы на ней гораздо более предсказуемы, чем здесь, на Земле.

Чем длиннее трасса и чем выше ускорение, которое вы выдержите на трассе, тем дальше вы сможете проехать. Если вы доведете это до логического завершения, вы получите двойной след, обернутый вокруг лунного экватора. Вы строите вторую дорожку вверх ногами и над головой, и автомобили, которые едут по ней, созданы для движения по любой дорожке. Для 5G на этой трассе вы можете получить скорость выброса, достаточную для того, чтобы доставить вас куда угодно, от практически касания солнца до орбиты побега. Вам все еще нужно пройти какой-то путь, чтобы остановиться, но ваш основной импульс сделан.

Клейтон упомянул трансферные окна. Я вижу это как непроблему. Да, пусковая установка будет направлена ​​в правильном направлении только один раз в месяц, но в любом случае нет цели в дальнем космосе с таким частым окном запуска. Это может быть не идеальное окно запуска, но такие окна не являются двоичным состоянием, явно несвоевременный запуск просто стоит вам немного больше топлива, но ваше «топливо» — это электричество, чертовски дешевое по сравнению с ракетным топливом, которое вам нужно тащить с собой. .

Клейтон также поднял вопрос о точности. Да, идеального выброса не произойдет. Вы не сможете стрелять из артиллерии и поразить Марс. Запуски ракет имеют тот же предел, реальность такова, что необходимы корректировки на полпути.

LocalFluff (в комментарии к сообщению Клейтона) также затронул вопрос смены самолета. Делайте их в пролете, это все равно намного дешевле, чем сжигать целиком.

Наконец, вторая техническая деталь: полететь на Марс дешевле, чем на Луну, даже если вы считаете, что ваш объект на Луне может поднять корабль с очень низкой орбиты и посадить его. (У вас есть машина, движущаяся по рельсам, она выбрасывает кабели вверх, когда космический корабль пролетает над головой. Если все правильно, они соединяются, и космический корабль тянет вниз и замедляется. Промахнетесь, и вы попытаетесь снова на следующем витке.) Единственная причина использовать лунный комплекс, чтобы отправиться на Марс, был бы, если бы вы хотели сделать это, когда у вас не было приличного окна для запуска.

Что касается фразы "на Марс дешевле, чем на Луну":

Начните с Земли (внизу слева) и продвигайтесь вверх: 9,4 км/сек для достижения низкой орбиты Еще 2,44 км/сек для достижения геостационарной орбиты Еще 0,68 км/сек для достижения Луны

Теперь отсюда есть два пути: На Луну: 0,14 км/сек для захвата 0,68 км/сек для низкой орбиты 1,73 км/сек для посадки. Обратите внимание, что я считал только первые два числа, говоря о захвате корабля на орбите. На самом деле стоимость будет выше, так как вы не получите захват на 100-километровой орбите. 1 км перицентра было бы больше похоже на это. Я просто считал 0,82 км/сек стоимостью Луны, но если вам нужно проделать это на ракетах всю дорогу, получится 2,55 км/сек.

Отправление на Марс: 0,09 км/сек, чтобы покинуть SOI Земли 0,39 км/сек, чтобы выйти на марсианскую переходную орбиту.

Обратите внимание, что общая стоимость составляет 0,48 км/сек, что значительно ниже Луны.

Что я слышу из галереи арахиса о 0,67 км/сек для захвата на Марсе? Обратите внимание на красную стрелку в этой строке. Вы получаете эти 0,67 км/сек от погружения в марсианскую атмосферу, а не от вашего двигателя. Если ваша цель — посадка, вы можете пройти весь путь вниз, не сгорая, если вы хотите выйти на орбиту Марса, вам понадобится небольшой ожог, чтобы сделать круг, как только вы используете атмосферу все, что можете. Даже с этим ожогом от циркуляризации это все равно будет меньше, чем стоимость полета на Луну.

Один момент — вы никогда не будете двигаться так, как показано на этой диаграмме, и многие из этих цифр на самом деле не точны для показанного маневра. На практике вы всегда сжигаете столько, сколько можете, как можно ближе к максимально массивному телу. Таким образом, если ваша цель - низкая орбита вокруг Луны, вы не выполняете ~ 10 прожиганий (5 стрелок + 5 циркулярных прожиганий), как показано на диаграмме, а скорее: 1) запуск запуска 2) прожигание циркулярной низкой орбиты. (Примечание: некоторые ракеты могут выполнять одно непрерывное горение для этих двух этапов. Это избавляет от необходимости использовать для этой цели перезапускаемый двигатель.) 3) Горение при переходе на Луну. Это приведет вас на желаемую высоту над Луной. 4) Циркуляционный ожог.

Теоретически пуски 1, 2 и 3 могут быть объединены в один, но это дает вам чрезвычайно узкое окно запуска и на самом деле ничего не дает, так как вам все равно нужно подняться над атмосферой, прежде чем набрать слишком большую скорость.

Точно так же вы не обнаружите, что 0,39 км/с будет достаточно, чтобы добраться с околоземной орбиты до Марса, это число предполагает, что вы работаете на низкой околоземной орбите.

Если вы действительно хотите узнать об орбитальной механике, я настоятельно рекомендую игру Kerbal Space Program. Хотя это определенно делает некоторые упрощения, орбитальная механика довольно точна (хотя, если вам нужны реальные цифры, вам придется скачать мод, который дает вам нашу солнечную систему, а не игровую. Стандартная игра использует более компактную солнечную систему, чтобы сделать вещи происходит быстрее - время переноса на самую дальнюю планету в игре составляет менее 2 лет.

Да, но это было бы чрезвычайно сложно, вам нужно было бы разогнать его достаточно быстро, чтобы избежать гравитации Луны, гравитации Земли, а затем поднять свою орбиту вокруг Солнца, чтобы совершить перелет на Марс.

Но это не все!

Во-первых, рельсотрон должен быть идеально наведен: на расстоянии одного сантиметра от Луны вы окажетесь за тысячи километров от Марса.

Во-вторых, вам нужно будет находиться в определенном месте на Луне. Это было бы проблемой, поскольку орбита Луны занимает 27 дней, а поскольку Луна заблокирована приливами, может потребоваться больше времени, чем окно передачи, чтобы занять правильное положение для выстрела из пушки.

В-третьих, количество необходимой энергии. Для перехода с низкой околоземной орбиты на переходную орбиту Марса требуется 4,3 км/с дельта v. Вернемся к энергии: рельсотрону ВМС США требуется 25 мегаватт энергии. Для сравнения, акр солнечных панелей на МКС вырабатывает максимум 120 киловатт. А пушка только разгоняет 2,5-килограммовый снаряд до 2,4 километра в секунду.

В заключение, это возможно, но неосуществимо с современными технологиями. Это потребовало бы слишком много энергии, было бы так мало раз, когда его можно было бы использовать, что оно было бы почти бесполезным, и малейшая ошибка могла привести к его провалу.

да, но вам нужно будет внести коррективы в пути. используя маглев, направленный на землю, вы можете использовать гравитационное поле земли, чтобы увеличить любые небольшие изменения направления, позволяя вам стрелять практически в любом направлении, которое вы хотите, с поправкой на курс всего от 1 до 6 градусов. Я мог легко увидеть, что у нас есть маленькие порты, в которые мы приземляемся, и используем рекуперативное торможение на другой стороне, чтобы замедлить груз. мы также можем решить отправить вещи на планеты с более сильным гравитационным притяжением для выработки энергии и отправить пустой грузовой корабль обратно с избыточной энергией или более легкими ресурсами.

Этот ответ касается только аспектов навигации.

Размер дуги Марса в противостоянии с Землей составляет 22 угловых секунды. https://in-the-sky.org/news.php?id=20201013_12_100

Самая лучшая современная технология может сделать по крайней мере 8 угловых миллисекунд. https://jwst-docs.stsci.edu/display/JTI/JWST+Pointing+Performance

Возмущающие силы будут воздействовать на любой снаряд с Луны, но если предположить, что они смоделированы достаточно хорошо (самое сложное сопротивление смоделировать, что не является проблемой для Луны) и учтены при прицеливании, должно быть возможно осуществить это с помощью некоторые промежуточные исправления.