¿Podría un lanzador magnético / tirachinas / cañón llevar un objeto de 1 kg a una órbita terrestre baja?

Answer 1

No, no lo hará. Para superar la resistencia del aire y la gravedad en el espacio, un objeto de 1 kg tendría que moverse a velocidades cercanas a las 100,000 mph. Los objetos de 1 kg deben viajar más rápido para superar la resistencia del aire en comparación con un objeto aerodinámico con mayor masa. La resistencia del aire aún ralentizará el objeto convirtiendo rápidamente su inercia en calor. Un objeto de 1 kg simplemente no tiene una masa térmica lo suficientemente grande como para absorber el calor a estas velocidades. se vaporizará

La resistencia al aire se clasifica como presión dinámica. Una propiedad interesante de la presión dinámica es que aumenta con el cuadrado de la velocidad . Eso significa que si duplica la velocidad, la presión dinámica es 4 veces mayor. Si triplica la velocidad, la presión dinámica es 8 veces mayor, etc. No es lineal.

Para demostrar esta diferencia de presión, si nuestro objeto de 1 kg tuviera 1 pulgada cuadrada de área de superficie en la dirección del movimiento, la presión dinámica en el aire sería:

• 5,000 mph 453 psi
• 10,000 mph 1,811 psi
• 50,000 mph 45,289 psi
• 100,000 mph 181,157 psi

En la atmósfera, un objeto de 1 kg que viaja en línea recta a 100,000 mph perderá 1/3 de su velocidad cuando alcance los 20,000 metros de altitud. Alcanzará esa altura en aproximadamente 0,5 segundos. La fricción del aire y la gravedad de la tierra convertirán 1/3 de la inercia de los proyectiles en calor, alrededor de 109,000,000 de julios.

Esto da como resultado unos 217 megavatios de calor. Demasiado para que pueda absorber cualquier objeto de 1 kg, sin importar de qué esté hecho. Se habrá vaporizado por completo antes de llegar a 20,000 metros de altitud.

Necesita suficiente masa para usar su inercia, de modo que no necesita tanta velocidad de ampollas y convertirse en víctima de aumentos de presión dinámica exponencial, así como suficiente masa térmica para absorber el aumento de temperatura sin vaporizar. Entonces tienes una oportunidad.

La única forma de evitar esto es ir a velocidades relativistas para que las distancias se acorten y la atmósfera de la Tierra se vuelva delgada como el papel. pero todo eso presenta otro conjunto de problemas de física.

Parcela de 1 kg de objeto a 89 ° con un área de superficie de 1 pulgada y un coeficiente de arrastre de .24. (la densidad del aire es constante, por lo que la trama solo es útil durante los primeros 10.000 metros)

Para cualquier persona interesada en jugar con estos números y trazar un gráfico en vivo … intente aquí. Es bastante genial. Gráfico de trayectoria cartesiana con resistencia al aire

Answer 2

¿Podría un lanzador magnético / tirachinas / cañón llevar un objeto de 1 kg a una órbita terrestre baja?

Veamos que deberíamos hacer

El lanzador tendría que disparar en un ángulo hacia arriba lo suficientemente rápido como para alcanzar la velocidad orbital y un poco más para permitir la resistencia del aire

Una vez que el proyectil estaba en el blanco, un cohete tendría que disparar para “circularizar” la órbita

Un lanzador / tirachinas / cañón magnético por sí solo no puede poner algo en órbita, o más exactamente, puede poner algo en órbita ¡PERO esa órbita se cruza con el suelo!

Si sigues aumentando la velocidad, entonces llegas a un punto donde el proyectil está a la velocidad de escape y desaparece en la distancia

Pero no puedes obtener una buena órbita terrestre baja

Ahora, si disparas tu carga útil MÁS un pequeño cohete de refuerzo, entonces puedes llevarlo a la órbita terrestre baja

La siguiente parte es 1 Kg factible?

Hubiera dicho que 1 kg no es factible, porque perderá demasiada velocidad por la resistencia del aire.

Aumentar la velocidad de lanzamiento inicial simplemente aumentará la resistencia

No es algo para lo que he hecho los cálculos, pero sospecho que el tamaño mínimo del proyectil que sobreviviría al lanzamiento y atravesaría la atmósfera con suficiente velocidad estaría por encima de los 100 kg.

Answer 3

dices lanzador magnético antes de que hubiera pensado en un lanzador mecánico usando resortes comprimidos o fuerza neumática, definitivamente podemos generar suficiente fuerza para hacer eso, pero cómo estabilizar ese proyectil en órbita, tienes que dar una velocidad tangencial para que permanezca allí de lo contrario volará o volverá a caer al suelo, hay muchas cosas pequeñas que deben tenerse cuidado para que ese proyectil orbita la tierra. espero que esto ayude.