View Full Version : trasporto di materiale nello spazio a basso costo
salve ragazzi,
il principale problema dei viaggi spaziali lo sappiamo è il costo per mandare in orbita uomini e materiali, che incide significativamente sul costo totale della missione, mandando letteralmente in fumo milioni di dollari...
oggi guardando un documentario sulle guerre del futuro, sono venuto a conoscenza del cannone a rotaia, un tipo di cannone che grazie ad un flusso elettromagnetico spara a grande velocità un proiettile (che ovviamente deve reagire al campo magnetico)...
stavo pensando se costruendo un cannone di questo tipo di grandi dimensioni, si potrebbe portare nello spazio molto più materiale (non uomini ovviamente, la forza G ci ucciderebbe) a basso costo...
l'attuale prototipo è stato in grado di lanciare un proiettile di 3.2kg alla velocità di 2.4 Km/s (ovvero 8640km/h 7 volte la velocità del suono), questa velocità basta a far lasciare all'oggetto, l'atmosfera terrestre?
maggiori info sul cannone a rotaia qui: http://it.wikipedia.org/wiki/Cannone_a_rotaia
Pindol
Xalexalex
22-09-2010, 18:14
http://it.wikipedia.org/wiki/Velocit%C3%A0_di_fuga
E in ogni caso si chiama RAILGUN, nessuno - nemmeno in Italia - lo chiamerebbe Cannone a Rotaia. :D
8000km/h mi pare non bastino, ne servono almeno 20000, comunque non escludo che sia possibile.
Ovviamente ci vorrebe un cannone lunghissimo, per ridurre l'accellerazione.
http://it.wikipedia.org/wiki/Velocit%C3%A0_di_fuga
E in ogni caso si chiama RAILGUN, nessuno - nemmeno in Italia - lo chiamerebbe Cannone a Rotaia. :D
grazie del link...
cavolo non pensavo ci volesse una velocità di 11,2 km/s...
il l'ho chiamato cannone a rotaia perchè così era descritto su wikipedia :D :D :D
Pindol
andrineri
23-09-2010, 14:17
Il railgun è un sistema interessante, peccato che man mano che le potenze salgono i danni a proiettile e barre di lancio aumentano in modo quasi esponenziale. Bisogna vedere se, raggiungendo potenze tali da superare la velocità di fuga del pianeta, non si rischia di disfare cannone e/o proiettili dopo qualche lancio... resta da vedere anche come far passare in un proiettile non "pieno" / navetta di trasporto le correnti assurde che servono per generare un impulso sufficiente ad accellerare abbastanza il proiettile... Dubito si tratti di correnti sotto i 10-100kA, viste le forze in gioco. Non la vedo una tecnologia così addatta a sparare navette nello spazio.
Disclamer: se doveste cercare in rete railgun, troverete quintali di progetti di accelleratori di proiettili simili ai coilgun... un invito a tutti coloro che non hanno conoscenze in merito molto profonde, non ipotizzatene nemmeno la realizzazione in casa, le potenze in gioco, soprattutto nel banco di condensatori, sono certamente mortali. per non parlare del metallo vaporizzato che normalmente un coilgun spara assieme al proiettile... lasciate queste cose a chi ne sa più di voi, e tenetevi la salute stretta :)
xcdegasp
23-09-2010, 15:20
più che altro non ti bastano i 3Kw domestici quindi il problema non si porrebbe a priori :asd:
+Benito+
23-09-2010, 15:24
l'attrito aerodinamico di un oggetto voluminoso a quota umana sarebbe un problema di difficile soluzione non potendo usare rivestimenti che non sopporterebbero la violenza assurda dell'accelerazione. Tempo fa pensai ad una rampa parabolica che accelera un razzo da orizzontale a verticale con sistemi che permettano un rendimento superiore a quello di un SRB e che contemporaneamente riducano la massa del razzo in modo da aumentare il carico utile a pari massa, ma anche in questo caso la velocità di uscita dalla rampa dovrebbe essere troppo alta per permettere un risparmio sensibile di carburante. Feci il calcolo con la massa dello shuttle e ne venne fuori una cosa ridicola, tipo 20 tonnellate di risparmio con una rampa di 2 km.
Paganetor
23-09-2010, 15:28
è più facile che si realizzi un ascensore spaziale ( http://it.wikipedia.org/wiki/Ascensore_spaziale )
+Benito+
23-09-2010, 16:05
sono molto scettico a riguardo di quelle cose lì.
Paganetor
23-09-2010, 16:08
be', se ci pensi è più facile che il carico arrivi sano e salvo con una simile tecnologia piuttosto che "sparato" a non so quanti g di accelerazione :D
certo, la tecnologia per ora non ci permette di realizzare un simile cavo, ma nel giro di qualche decennio chissà... ;)
è più facile che si realizzi un ascensore spaziale ( http://it.wikipedia.org/wiki/Ascensore_spaziale )
certo l'ascensore spaziale sarebbe la cosa ottimale, e se ne parla da anni di una sua realizzazione, teoricamente possibile anche con le attuali tecnologie (penso)...
il problema fondamentale, come tutti sappiamo è che dopo l'11 settembre nessuno oserebbe realizzare una cosa del genere, almeno che non si usi un sistema di difesa adeguato, magari con le railgun perchè no :D :D :D...
pindol
jumpjack
24-09-2010, 08:20
Il railgun è un sistema interessante, peccato che man mano che le potenze salgono i danni a proiettile e barre di lancio aumentano in modo quasi esponenziale. Bisogna vedere se, raggiungendo potenze tali da superare la velocità di fuga del pianeta, non si rischia di disfare cannone e/o proiettili dopo qualche lancio...
Non credo che nel railgun il proiettile strisci lungo il cannone... Ovviamente (?) dovrebbe funzionare come un treno a monorotaia, cioè dovrebbe stare sospeso magneticamente, staccato dalle pareti.
E magari più va veloce il proiettile, più forti sono le correnti indotte, piu' forte è il campo magntico, e quindi più è stabile il proiettile nel condotto.
Problemi di energia necessaria per il lancio non dovrebbero essercene: se il sitema fosse valido, basterebbe costruire la "rampa di lancio" nel sahara e alimentarla con 1km^2 di pannelli solari. :ciapet:
Ma invece di uscire dall'attrazione gravitazionale... a che velocità deve partire da etrra un proiettile per arrivare a "fermarsi" a 50 o 100 km di quota? Senz'aria il calcolo è facile, ma con l'attrito dell'aria?!?
+Benito+
24-09-2010, 09:34
il problema della fornitura elettrica non sarebbe affatto di secondo ordine per un eventuale railgun.
L'energia da fornire è elevatissima e le correnti implicate sarebbero importantissime.
Andare in orbita mica significa uscire dal campo gravitazionale! Significa portarsi ad una quota e ad una velocità tangenziale tale per cui si "cade" con una traiettoria spirale con tempo di caduta molto elevato (per le orbite basse in cui c'è attrito) oppure vitrualmente infinito per le orbite più elevate.
L'accelerazione gravitazionale per le orbite basse è solo di poco inferiore a quella che c'è a terra.
Per cui la tua domanda ha poco senso, l'energia da dare ad un corpo per andare a 100 km di quota (che credo sia comunque insufficiente ad ottenere un'orbita stabile) è quella per andare in orbita, cioè quella per contrastare l'attrito durante la risalita che non è verticale, ma ha anche una importante componente tangenziale per imprimere al corpo la necessaria accelerazione che lo porti, appunto, alla velocità orbitale che dipende dalla quota.
La componente dovuta al potenziale è facilmente calcolabile, quella dovuta all'aerodinamica per niente.
jumpjack
24-09-2010, 10:39
il problema della fornitura elettrica non sarebbe affatto di secondo ordine per un eventuale railgun.
L'energia da fornire è elevatissima e le correnti implicate sarebbero importantissime.
Andare in orbita mica significa uscire dal campo gravitazionale!
Lo so, appunto dico che non c'entra niente la velocità di fuga con la messa in orbita.
Significa portarsi ad una quota e ad una velocità tangenziale tale per cui si "cade" con una traiettoria spirale con tempo di caduta molto elevato (per le orbite basse in cui c'è attrito) oppure vitrualmente infinito per le orbite più elevate.
La velocità tangenziale è un altro discorso: mi chiedevo se non si potrebbe usare il railgun solo per arrivare in quota, che credo sia la parte più dispendiosa in termini di carburante/energia, e caricare a bordo "solo" il carburante necessario per acquisire la velocità tangenziale.
Pero' non ho fatto calcoli... :stordita:
+Benito+
24-09-2010, 10:51
detta così certamente è un vantaggio non da poco, perchè poi l'accelerazione tangenziale fatta in quota è mendo dispendiosa per la minore influenza dell'attrito. Quello che non so è se sia necessaria una determinata traiettoria o se sia possibile "spezzare"il tragitto in una parte verticale (che verticale poi non è perchè la Terra gira, ma approssimativamente sì, ed una seconda tangenziale solo parzialmente sovrapposte.
Attualmente i razzi che vanno in orbita seguono una traiettoria credo parabolica e dato questo fatto sospetto che sia se non necessario quantomeno conveniente.
jumpjack
24-09-2010, 10:53
Mmmh... facendo i calcoli, sembra che:
energia per portare 100kg a 100 km di altezza: ~10^7
energia per restare in orbita a 6300+100 km: ~2*10^9
Cioe' il grosso dell'energia serve per sviluppare la velocità tangenziale, non per arrivare nello spazio (sempre se i miei calcoli sono corretti...) .
Pero' più il cannone è inclinato, piu' aria deve attraversare il proiettile... :mad:
http://it.wikipedia.org/wiki/Orbita
Erythraeum
24-09-2010, 10:55
salve ragazzi,
il principale problema dei viaggi spaziali lo sappiamo è il costo per mandare in orbita uomini e materiali, che incide significativamente sul costo totale della missione, mandando letteralmente in fumo milioni di dollari...
oggi guardando un documentario sulle guerre del futuro, sono venuto a conoscenza del cannone a rotaia, un tipo di cannone che grazie ad un flusso elettromagnetico spara a grande velocità un proiettile (che ovviamente deve reagire al campo magnetico)...
stavo pensando se costruendo un cannone di questo tipo di grandi dimensioni, si potrebbe portare nello spazio molto più materiale (non uomini ovviamente, la forza G ci ucciderebbe) a basso costo...
l'attuale prototipo è stato in grado di lanciare un proiettile di 3.2kg alla velocità di 2.4 Km/s (ovvero 8640km/h 7 volte la velocità del suono), questa velocità basta a far lasciare all'oggetto, l'atmosfera terrestre?
maggiori info sul cannone a rotaia qui: http://it.wikipedia.org/wiki/Cannone_a_rotaia
Pindol
il problema fondamentale, come tutti sappiamo è che dopo l'11 settembre nessuno oserebbe realizzare una cosa del genere, almeno che non si usi un sistema di difesa adeguato, magari con le railgun perchè no :D :D :D...
pindol
...negli anni '60 testavano questo, e ci aveva fatto un pensierino pure Saddam! :mc:
http://en.wikipedia.org/wiki/Project_HARP
+Benito+
24-09-2010, 13:54
Mmmh... facendo i calcoli, sembra che:
energia per portare 100kg a 100 km di altezza: ~10^7
energia per restare in orbita a 6300+100 km: ~2*10^9
Cioe' il grosso dell'energia serve per sviluppare la velocità tangenziale, non per arrivare nello spazio (sempre se i miei calcoli sono corretti...) .
Pero' più il cannone è inclinato, piu' aria deve attraversare il proiettile... :mad:
http://it.wikipedia.org/wiki/Orbita
credo che tu abbia sbagliato i calcoli, a sentimento, perchè nello spazio non hai attrito e in aria a quelle velocità fonde il metallo.
...negli anni '60 testavano questo, e ci aveva fatto un pensierino pure Saddam! :mc:
http://en.wikipedia.org/wiki/Project_HARP
cavolo che super cannone, riusciva a mandare il proiettile da 200libbre (90kg) a 130-140km di altezza...
sti cazzi:eek: :eek: :eek:
Pindol
+Benito+
24-09-2010, 16:30
rimanendo nel campo speculativo, una giostra che ruoti a 64 giri/secondo con un diametro di 50 metri, bilanciata, può portare un carico a 10000 m/s.
Un aggeggio di questo tipo con montate due o più navicelle (ipoteticamente poche navicelle "leggere" su una giostra "pesante" son gestibili) radialmente bilanciate può spararle sganciandole a velocità notevoli utilizzando accelerazioni a scelta.
Se la giostra è un disco sottile con un bordo toroidale (un volante pieno) ha "poco " attito aerodinamico e sarebbe anche magari interessante da studiare.
jumpjack
25-09-2010, 09:06
credo che tu abbia sbagliato i calcoli
Sicuramente... :stordita:
a sentimento, perchè nello spazio non hai attrito e in aria a quelle velocità fonde il metallo.
... pero' l'aria non l'ho proprio considerata, in nessuno dei due casi (semplicemente perche'.... non saprei come fare!)
Ho solo fatto un bilancio di energia:
mgh = energia per arrivare in quota
0.5 * m * GM/r = energia per restare in orbita (se ho capito il senso della formula di wikipedia)
Nessuno ha voglia di controllare i miei calcoli?...:stordita:
Doraneko
25-09-2010, 12:05
Non credo che nel railgun il proiettile strisci lungo il cannone... Ovviamente (?) dovrebbe funzionare come un treno a monorotaia, cioè dovrebbe stare sospeso magneticamente, staccato dalle pareti.
Mi spiace ma ti sbagli.
Il proiettile tocca eccome le 2 guide!Infatti perchè il proiettile si muova deve formarsi un circuito chiuso rotaia-proiettile-rotaia.
Questo infatti è forse il problema maggiore tra i tanti che ha un railgun.
Basta anche solo un singolo sparo per arrecare danni considerevoli alle guide.
Se ti vai a vedere la pagina di wikipedia a riguardo, vedrai una foto che ti rende bene l'idea dell'ordine di grandezza dell'attrito in questione :asd:
Tieni conto anche che dopo il primo sparo hai le guide rovinate, perciò se il primo sparo è andato a buon fine non è detto che così succeda anche per il secondo:
- le guide potrebbero non fare più contatto bene con il proiettile;
- la precisione del proiettile potrebbe essere compromessa anche di molto;
- se (per vari motivi) le guide si sono indebolite possono anche spaccarsi a causa delle forze in gioco;
- ecc...
Secondo me per utilizzare questo fenomeno a scopo bellico, una soluzione potrebbe essere mettere rotaie e proiettile in un unico "package" da cambiare ad ogni utilizzo.Di permanente dovrebbe esserci solo la montatura e i sistemi di controllo/alimentazione.
L'utilizzo potrebbe essere quello di sostituire i missili a corto-medio raggio contro obiettivi relativamente lenti o fissi.Vantaggi?Evitare di spendere le cifre stratosferiche che si spendono ogni volta che si lancia un missile, forse un proiettile e 2 barre di metallo costano meno di tanti sistemi di navigazione/puntamento usa e getta.
jumpjack
25-09-2010, 12:33
Mi spiace ma ti sbagli.
Il proiettile tocca eccome le 2 guide!Infatti perchè il proiettile si muova deve formarsi un circuito chiuso rotaia-proiettile-rotaia.
Questo infatti è forse il problema maggiore tra i tanti che ha un railgun.
Basta anche solo un singolo sparo per arrecare danni considerevoli alle guide.
Se ti vai a vedere la pagina di wikipedia
bah, non c'e' bisogno, un railgun "a contatto" è un'idiozia, far strisciare un oggetto di 200 kg lungo un binario di metallo a migliaia di km/h è un'idea davvero cretina. :rolleyes:
Doraneko
25-09-2010, 12:52
bah, non c'e' bisogno, un railgun "a contatto" è un'idiozia, far strisciare un oggetto di 200 kg lungo un binario di metallo a migliaia di km/h è un'idea davvero cretina. :rolleyes:
Eh, ma è il principio di funzionamento del railgun!
Se il proiettile non tocca le pareti non si muove neanche.
jumpjack
25-09-2010, 13:07
Eh, ma è il principio di funzionamento del railgun!
Se il proiettile non tocca le pareti non si muove neanche.
immaginavo una cosa più sofisticata basata sulle correnti indotte... :rolleyes:
Proprio ieri ho visto in un laboratorio un "trenino" levitante a superconduttore.. :D
Attrito zero, gli dai una spinta e via!
Giochini a parte, i treni a levitazione magnetica esistono da 20 anni in giappone: non si potrebbe usare la stessa tecnologia, invece che per muovere in orizontale un convoglio da 2000 tonnellate a 100 km/h, per muovere verso l'alto un carico da 100 kg a 2000 km/h? :confused:
s= 1/2 * a * t^2 ==> T = sqrt(2s/a) = sqrt(2*800/100) = 4 s
v=at = 100*4 = 400 m/s = 1440 km/h
Cioe', mettendo il cannone dentro al Burj Dubai :stordita: , e riuscendo a spingere il proiettile a 10g costanti, uscirebbe a 1440 km/h
Per un motore che spinge 2000 tonnellate a 100 km/h non dovrebbe essere un problema... o si'?
Doraneko
25-09-2010, 13:39
immaginavo una cosa più sofisticata basata sulle correnti indotte... :rolleyes:
Proprio ieri ho visto in un laboratorio un "trenino" levitante a superconduttore.. :D
Attrito zero, gli dai una spinta e via!
Giochini a parte, i treni a levitazione magnetica esistono da 20 anni in giappone: non si potrebbe usare la stessa tecnologia, invece che per muovere in orizontale un convoglio da 2000 tonnellate a 100 km/h, per muovere verso l'alto un carico da 100 kg a 2000 km/h? :confused:
La levitazione magnetica ha essenzialmente il vantaggio di eliminare l'attrito treno-rotaia, che poi questo fenomeno venga utilizzato anche per la locomozione è un altro discorso.Se il treno è sospeso si dovrebbe muovere anche se a spingerlo siamo tu ed io a piedi :D
Praticamente la propulsione magnetica funziona perchè sospende il treno, sennò dubito fortemente che riuscirebbe a muoverlo.
La forza che sospende/muove il treno non sarebbe sufficiente per funzionare anche in verticale.
Mi spiego meglio.Se la rotaia venisse posta verticalmente, la forza peso del treno sarebbe superiore alla forza propulsiva che il treno riuscirebbe a ricevere dalla rotaia.
Il railgun invece si basa su un principio di funzionamento diverso, più adatto a quello che è il suo scopo ma anche portatore di grossi problemi.
Satviolence
25-09-2010, 14:49
è più facile che si realizzi un ascensore spaziale ( http://it.wikipedia.org/wiki/Ascensore_spaziale )
Ho i miei dubbi... Per essere fattibile economicamente richiede un materiale che abbia una tensione di rottura di 100 GPa.
Considera che attualmente nelle grandi opere si usano abitualmente materiali con prestazioni molto inferiori: per esempio acciaio S355JR che ha una tensione di rottura di 519 MPa...
Su Wikipedia parlano di nanotubi di carbonio. Considerando che la "semplice" fibra di carbonio ha già un costo proibitivo per grosse strutture, non credo proprio che i nanotubi possano diventare economicamente accessibili...
AlexGatti
26-09-2010, 21:13
qualcuno che ci ha pensato c'è, guardate questo:
http://www.physorg.com/news183023838.html
http://www.popsci.com/technology/article/2010-01/cannon-shooting-supplies-space
si tratta di un cannone a gas, lungo oltre un chilometro, immerso nel mare all'altezza dell'equatore, i proiettili non raggiungono da soli l'orbita, ma contengono un piccolo motore a razzo che ad una certa altezza si accende e aumenta la velocità del proiettile fino a portarlo in orbita.
varrebbe solo per portare in orbita carburante o acqua, le accelerazioni in gioco rendono difficile portare su componenti elettronici o meccanici complessi.
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