Kysymys:
Voiko ruuti viedä sinut kuuhun?
James Jenkins
2013-07-29 20:08:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jules Vernen teoksessa Maasta kuuhun (1873) valtavaa tykkiä käytetään lähettämään avaruusalus Kuuhun. Vilkas keskustelu luvussa IX johtaa siihen, että 400 000 kiloa fulminoituvaa puuvillaa käytetään aluksensa kuuhun.

Kaksi kysymystä;

  1. Onko 1 600 000 paunaa (725 748 kg) jauhetta yhtä suuri kuin 400 000 puntaa (181 437 kg) fulminoituvaa puuvillaa hissille?
  2. Laskemalla kaikki muut asiat sivuun, johtaako jompikumpi hissi sinut kuuhun?
Kuulostaa työpaikalta Mythbustersille.
Etsimättä oikeastaan ​​ruutia energian tiheyttä, vedon, ettei mikään määrä voisi johtaa sinut kuuhun.
@deltree Paljon merkityksellisempi: http://what-if.xkcd.com/24/
Mielestäni sinun on selvitettävä (2) tarkoitatko "saada jotain kuuhun" tai "saada henkilö kuuhun". Nämä ovat kaksi täysin erilaista pyrkimystä, koska metallinpalan saaminen sinne vaatii jonkin verran erilaisia ​​ominaisuuksia kuin elävän ihmisen saaminen sinne.
Kemian ja materiaalitieteen kysymykset saattavat tulla omaan tietosi kauan ennen kuin ballistiikka pääsee sinuun. Tämän räjähdysasteikon vapauttama energian taso, olettaen, että pystyt sytyttämään ruuti siinä mittakaavassa, räjäyttäisi tykkisi kauan ennen kuin se laukaisi ammuksen ylöspäin nopeudella 12 kilometriä sekunnissa. Olisin järkyttynyt, jos voisit edes laukaista ruostumattoman teräksen pallon avaruuteen tällä tavalla.
Vaadittavan lukemisen aiheet: [V-3] (https://fi.wikipedia.org/wiki/V-3_cannon) ja [Gerald Bull] (https://fi.wikipedia.org/wiki/Gerald_Bull).
Lukemalla Gerald Bullin työstä luulisi, että se voitaisiin tehdä. Jos kuvitelet riittävän suuren, riittävän pitkän, riittävän vahvan pistoolin tynnyrin ja pohjassa syttyvän suuren ponneainepanoksen, voisitko odottaa ponneaineen palavan alhaalta ylöspäin niin, että laajenevat kaasut jäävät palamattoman ponneaineen alle, niin että ammus voisi jatkua kiihtyvänä niin kauan kuin polttoainetta on vielä jäljellä ja tynnyri pitää kaasut sisällään? Sinua ei rajoittaisi räjähdysrintaman nopeus, koska se kaikki liikkuu kiihtyvän ammuksen mukana.
Tämä haastaa laajuuden hieman, mutta tässä on toinen mitä jos? ampuma-aseiden käyttämisestä työntövoiman tuottamiseen: http://what-if.xkcd.com/21/
Suurimmat ongelmat olisivat: g voimat - riittävän pitkä tynnyri / riittävän suuri, mutta progressiivinen palaminen päästäkseen nopeuteen hyväksyttävän pienellä kiihtyvyydellä; kitka pistoolin tynnyrissä hyperääninopeuksilla; hyperääninen matka matalassa ilmakehässä, johon liittyy lämmitystä ja nopeuden menetystä. Ehkä mahdollista, mutta kaukana käytännöllisestä.
Neljä vastused:
#1
+52
PearsonArtPhoto
2013-07-29 22:21:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Delta V: n vaatimus käynnistää on noin 14 km / s matalalle kuun kiertoradalle Wikipediaa kohti. Tämä tarkoittaa, että joudut saavuttamaan nopeuden 14 km / s voidaksesi kiertää kuuta. Osa siitä on tehtävä avaruudesta, mutta suurin osa siitä voidaan teoriassa saavuttaa maasta. Joten mitä sinun on tehtävä, jotta tämä tapahtuisi?

Toisessa maailmansodassa saksalaiset kehittivät tykistön kuoren, joka voisi liikkua nopeudella 1,67 km / s. Se käytti 200 kg jauhetta ja ampui 106 kg kuoren. Oletetaan vain, että voit skaalata sitä ylöspäin loputtomasti (Ei todennäköistä, mutta oletamme vain hetken). Oletetaan lisäksi, että aluksen massa on 1000 kg (todennäköisesti olisi suurempi). Kaiken tämän vuoksi tarvitset 10 kertaa enemmän aluksen vesille laskemiseksi samalla nopeudella ja noin 72 kertaa enemmän laivan laukaisemiseksi kuun kiertoradalle. Se skaalautuu noin 14400 kg: aan jauhetta tai noin 16 tonniin jauhetta, paljon vähemmän kuin Jules Vern totesi tarvitsevasi. Joten miksi emme tee niin?

Vaikka teoriassa voisi päästä kuuhun näin, puhdas tykin työntövoima ei riittäisi laskeutumaan kuuhun, ainakin hallitusti. Laskeutuisit kuuhun kuun pakenemisnopeudella 2,4 km / s ilman rakettia pysäyttämään sinut. Lisäksi sinuun kohdistuvat painovoimat laukaisun yhteydessä olisivat valtavat, tykistön säiliöelektroniikan on oltava luokiteltu arvoon 15000 Gs. Onnea saada henkilö selviämään siitä. Ja fysiikka ei ole aivan mittakaavassa, kuten ilmoitin täällä, mutta numerot tarjoavat hyvän ensimmäisen kertaluvun likiarvon.

Raketin laukaisuprofiili on melkein paras tapa saada astronautit avaruuteen painovoiman määrästä. Sinun täytyy todella olla jatkuvasti työntävä jonkin aikaa. Kiskotykki voi kuitenkin tarjota osan kiertoradalle tarvittavasta nopeudesta, jos aiot huolellisesti tehdä tämän.

Luulin, että tärkein vastalause oli, että kun ohitat reaktiotuotteiden lämpönopeuden, et periaatteessa saa marginaalista hyötyä kasvavan nopeuden suhteen.
@AlanSE: Kirjoita vapaasti oma vastauksesi, minun on erittäin karkea, myönnän. Minulle suurin ongelma on se, että et voi pysähtyä, jos olet riippuvainen kaanonista, joka laukaisisi mihin tahansa, joten
Vaikka ilmeisesti ongelmat kiihtyvät ja hidastuvat, jos ihmisiä on mukana, voisiko tällaista järjestelmää (teoreettisesti) käyttää raaka-aineiden toimittamiseen maasta kuun tukikohtaan? Ehkä tehdä murskatun kuun kalliosta / pölystä laskeutuva sänky tai jonkinlainen ilmatyyny ... riittäisikö se pitämään kuunpalat räjäyttämästä jokaisen lisätoimituksen yhteydessä?
@PeterLeppert: Kyllä, se on mahdollista, mutta luultavasti ei käytetä tykkitapaa. Ehkä rautatykki, toisin mainituista syistä.
Laukaisu olisi tarpeeksi tappava tappamaan kaiken, mikä voidaan tappaa laskeutumalla ...
@ ŁukaszLech Ei, laukaisu ei tappaisi mitään, joka sattui olemaan kuussa lähellä siellä, kun alus laskeutuu. Miksi väität sen tekevän?
@AJMansfield tarkoitin kaikkea mitä sattuisi matkustamaan tällaisella aluksella.
12 km / s on nopeus, joka tarvitaan maapallon kiertoradan saavuttamiseksi. Ammus ammukseen kuuhun sinun on kyettävä saavuttamaan Lagrangian piste maan ja kuun välillä. Se sijaitsee 385000: n etäisyydellä maasta, joten laukauksen edellyttämän ammuksen nopeuden tulisi olla paljon suurempi sen saavuttamiseksi, sitten vain saavuttaakseen matalan kiertoradan, joka on mahdollista 12 km / h: n laukauksella.
10 saavuttaa matalan maan kiertorata, 14 saavuttaa LLO. Hups ... Säätyy tarpeen mukaan.
#2
+25
Thomas Pornin
2013-07-30 01:22:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Sikäli kuin tiedän, räjähteiden räjähtävät iskut eivät mene nopeammin kuin noin 2,5 km / s, joten luotia ei ajeta yli tämän nopeuden, vaikka kuinka monta tynnyriä ruutia sinulla onkin. Iskuaalto voi nopeutua, jos toimenpide tapahtuu kuitenkin korkean paineen ympäristössä, mutta riittävän nopeuden saavuttaminen kiertoradalle (noin 8 km / s) näyttää vaikealta, puhumattakaan Kuuhun menemisestä.

Voit kuitenkin tehdä monivaiheisen järjestelmän: yksi tykki, joka ampuu toisen tykin, joka ampuu kolmannen tykin, ja niin edelleen. Viime kädessä päädyt rakettiin, ei tykkiin. Kyse on vähän määritelmäkysymyksestä ...

(Vaihtoehtoa, jossa räjähde on hieman iskevämpi kuin ruuti, tutkitaan vakavasti, mutta epäilen, että sitä tapahtuu pian.)

Kiihtyvyys tasoittuisi myös kirjaimellisesti kaikki selkärankaiset, jotka ovat epäonnisia valituksi tälle matkalle. Avaruustykit ovat enemmän kuin käyttämättömiä keinotteluja, mutta ne on tarkoitettu irtotavaran, ei ihmisten, laukaisemiseen.

#3
+12
Kevin
2013-07-29 22:36:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Absoluuttinen teoreettinen enimmäispaino, jonka 1 600 000 paunaa jauhetta voisi laukaista kuuhun, on hieman alle 35 500 kg. Laskenta ei ole kovin vaikeaa (johdantolaskupohjainen fysiikka), mutta on jonkin verran pitkä ja mukana, ja se olisi melko ruma tällaisella sivustolla ilman mathjaxia. , ja kaikki jauhe palaa välittömästi siirtäen kaiken energiansa rakettiin (ei mitään visuaaliseen liekkiin, ei ketään ääniin jne.. Työskentelen edelleen näiden vaikutusten kvantitatiivisen analyysin parissa, mutta olen varma, että kirjanpito joko ilmavastuksen tai raketin lopullisen palamisnopeuden vuoksi on mahdotonta päästä kuuhun.

Suurin nopeus, jonka ponneaineella toimiva raketti voi saavuttaa, riippuu raketin massasta, ponneaineen massasta ja pakokaasun nopeus. James Jenkinsin mukaan aluksen paino oli 20000 paunaa; ponneaine on tietysti 1 600 000 paunaa. Käyttämällä tyypillistä mustan jauheen pakokaasunopeutta 800 m / s. Ilman taistelua painovoimaa vastaan ​​tämä määrä ruutia saattoi olla ajaa alus hieman yli 3: een , 500 m / s, kaukana maan pakenemisnopeudesta 11 200 m / s. Kääntämällä sitä hieman, kyseinen massasuhde vaatisi melkein 2550 m / s pakokaasunopeuden. Ja täydellisyyden vuoksi annettu 160 M paunaa ponneainetta voisi laukaista hieman alle 1,5 paunan raketin; täyden 20000 paunan raketin laukaiseminen vaatii 24 miljardia kiloa ponneainetta.

Jules Vernen aluksen halkaisija oli 108 tuumaa, paino 9000 kg (20000 puntaa) http://fi.wikisource.org/wiki/From_the_Earth_to_the_Moon/Chapter_VIII
#4
+5
geoffc
2013-07-29 23:35:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

On kerrottu, että ensimmäinen ihmisen tekemä esine, joka saavutti pakenemisnopeuden, oli maanalaisen ydinpommikokeen ihmisen reikätyyppinen kansi pakokaasun yläpuolella.

He kuitenkin viittaavat tähän verkkosivustolla.

Mutta oletus, että se olisi voinut paeta maapallolta, on epätodennäköinen (tohtori Brownleen harkintavalta prioriteettivaatimuksen tekemisessä on hyvä neuvoi). Jättämällä syrjään, voisiko tällainen äärimmäisen hypersooninen unaerodynaaminen esine edes selviytyä kulkemisesta alemman ilmakehän läpi, näyttää siltä, ​​että sen on mahdotonta säilyttää suurta osaa alkuperäisestä nopeudestaan ​​kulkiessaan ilmakehän läpi. Maalla käynnistetyllä hypersonic-ammuksella on sama ongelma säilyttää nopeutensa kuin tulevalla meteorilla. American Meteor Society Fireball- ja Meteor FAQ -aloitteen mukaan alle 8 tonnia painavat meteorit eivät säilytä mitään kosmista nopeuttaan kulkiessaan ilmakehän läpi, ne päätyvät yksinkertaisesti putoavaksi kallioksi. Ainoastaan ​​kohteet, jotka painavat moninkertaisesti tätä massaa, säilyttävät merkittävän osan nopeudestaan.

Toisesta huvittavasta näkökulmasta on loistava tieteiskirjallisuus, nimeltään King Davids Spacehip Jerry Pournelle, joka postuloi maailmankaikkeuden, jossa tähtienväliset kulutusyhteiskunnat eivät puutu asiaan, ellei planeettanne pääse kiertoradalle, ja poliittisista syistä planeetta vaatii avaruuslennon mahdollisimman pian, joten he rakentavat miehitetyn aluksen, joka käyttää lähestymistapaa ampua ase alaspäin (eräänlainen Orionin kemiallinen versio) kiertoradalle pääsemiseksi.

Pournelle on hauska kirjoittaa hyvää tieteiskirjallisuutta, ja siinä käydään mielenkiintoisia keskusteluja asiasta.

Miksi se on mahdotonta? Nopeudesta poistuminen ei vaadi vektorin olevan "paikallista" horisonttia pitkin.
En ole täysin varma, miten tämä vastaa kysymykseen? Vaikka mielenkiintoinen, oletan, että se on vain urbaani myytti, eikä mikään sen osa yritä itse asiassa vastata kysymykseen. : |
@DeerHunter - Eikö kaivon kansi jauhu tällaisen valtavan paineen alla, ennen kuin se voisi saavuttaa pakenemisnopeuden tai ainakin palaa liekeissä alemmassa ilmakehässä?
@DeerHunter tarkoitin mahdottomaksi, että kiertorata ei pääse nopeudesta. Mutta paeta nopeus näyttää kohtuuttoman korkealta jopa ydintapahtumalle.
@TildalWave Se vastaa siihen analogisesti. Jos edes ydintapahtuma ei todennäköisesti ole onnistunut tuottamaan riittävää impulssia kiertorata- / pakenemisnopeudelle, näyttää erittäin todennäköiseltä, että myöskään ruutijauhe ei onnistu.
Geoffc: Pelkästään ballistisesta näkökulmasta ei ole mahdotonta kuvitella (ellei ilmakehän alempaa ilmakehää ole) kuvitella kiertoradan saavuttamista suoralla laukauksella, koska kuun kiertäminen voi vetää periapseja hieman ... (joo, Tiedän, joutokäynnit) @TildalWave - jälkimmäinen (liekissä palava) on melko todennäköistä.
Geoffc - analogia ei ole tieteellistä. Varo analogioita, kun et ole suorittanut tai et pysty suorittamaan laskelmia, edes kirjekuoren takaosassa.
Onko kukaan kysynyt tästä pommista sivustolla [skeptics.se]?
Tämä oli Plumbob-operaation Pascal-B-testi. Alkuperäinen nopeus oli vähintään 66 km / s; mikä tahansa hitaampi ja se olisi havaittu useammassa kuin yhdessä testin kuvaavan nopean kameran kehyksessä: http://en.wikipedia.org/wiki/Operation_Plumbbob#The_first_nuclear-propelled_manmade_object_in_space
@DanNeely: Uskon, että artikkeli on tämän lähde, ja itse asiassa siinä on lainaus, joka liittyy suoraan käsiteltävään kysymykseen. Sellaisena olen muokannut kysymystä sisältämään asiaankuuluvat tiedot.
Itse mielestäni tämä on yksi parhaista vastauksista, koska se korostaa mitä raketti voi tehdä, jota ruuti ei pysty ja joka nostaa jotain suhteellisen hitaasti ilmakehän läpi, kunnes se voidaan turvallisesti kiihdyttää kiertorata- / paeta-nopeuteen palamatta.


Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...