D'autres réponses ne mentionnent pas le fait qu'aucune impulsion unique (par exemple, être tirée par une arme à feu) ne peut lancer un projectile en orbite.Un projectile purement balistique tiré d'une arme à feu doit soit s'écraser sur la planète, soit s'échapper complètement de la planète.

Pour atteindre l'orbite, au moins deux impulsions doivent être appliquées au projectile.Le premier (du canon) le lance dans un trajet elliptique qui revient à la surface, puis la seconde impulsion doit être appliquée par un moteur-fusée pour "circulariser" l'orbite au moment où le projectile atteint l'apogée de l'initialeellipse.

Tout ce qui est mis en orbite par un tel canon doit voyager à une vitesse orbitale (en fait supérieure à la vitesse orbitale) dans la basse atmosphère.C'est généralement indésirable, pour le dire légèrement: il y aura un chauffage vraiment sérieux.

Hormis les aspects balistiques intérieurs de ces divers projets, on s'est rapidement rendu compte que tout satellite lancé par canon devrait résister à des charges élevées lors du tir du canon et que la taille et la masse du satellite seraient fortement limitées par les dimensions de l'alésage du canon et l'impulsion maximale qui pourrait être fournie par le propulseur sans endommager le canon.

Des conceptions spéciales pour les satellites ont été préparées afin que les composants électroniques sensibles ne soient pas endommagés par le tir d'une arme à feu, et reconnaissant que le canon ne pouvait pas fournir une vitesse suffisante pour atteindre l'orbite, les satellites avec des fusées d'appoint ont été conçus pour tirer après avoir été projetés en altitude. par le pistolet.

Le projet s'est terminé pour diverses raisons, certaines budgétaires, d'autres politiques. L'escalade de la guerre au Vietnam a entraîné la réduction des fonds pour de nombreux projets de recherche, et ce projet était à l'origine un effort conjoint entre les États-Unis et le Canada. Lorsque les relations entre les deux pays ont connu une période difficile en raison de politiques différentes concernant le Vietnam, le projet était mûr pour être éliminé.

Je pense que le cœur de la question est de savoir si l'on pourrait organiser une combustion continue de propulseur sur toute la longueur du canon. De cette manière, l'accélération se produit le long de la longueur du canon d'une manière plus douce. Étant donné que les gaz en expansion du propulseur dans une enveloppe de coque se dilatent et que la pression des gaz en expansion diminue en cours de route, cela signifie que la force primaire ou la charge d'accélération n'est pas au début du mouvement du projectile.

Vous avez encore une énorme accélération. Supposons que le canon a une longueur de 100 $ m et que le projectile a une vitesse orbitale ($ \ simeq 10 ^ 4m / s ^ 2 $) à l'extrémité du canon. Alors en utilisant l'équation élémentaire $ 2ad = v_f ^ 2 - v_i ^ 2 $ l'accélération est alors $$ a = \ frac {v ^ 2} {2d} = \ frac {10 ^ 8m ^ 2 / s ^ 2} {200m} = 5,0 \ fois 10 ^ 5m / s ^ 2. $$ Il s'agit de l'accélération moyenne qui, si vous concevez correctement la mise à feu du propulseur, pourrait être l'accélération réelle qui est presque constante. C'est considérable.

Il y a un problème supplémentaire. Le projectile à la sortie de l'arme sera ralenti par la grande onde de choc qu'il produit dans l'atmosphère. Vous devrez donc tirer le projectile à une accélération plus élevée pour tenir compte de cette perte.

Un autre facteur désagréable: quelle est la vitesse d'expansion de votre propulseur. Adoptez l'approche Jules Verne et votre vaisseau spatial est loin d'être à la hauteur, quelle que soit la quantité de poudre que vous mettez dans le canon, car la vitesse d'expansion est trop faible. Votre vaisseau ne dépassera jamais la vitesse d'expansion du propulseur.

Notez cependant que vous n'avez pas besoin d'utiliser d'explosifs (ou de mélanges de gaz combustibles - les meilleures conceptions de canons spatiaux chimiques que j'ai vus utilisaient du gaz, il n'y avait pas de boom) pour construire un canon spatial. Considérez les pistolets sur lesquels la marine travaille - des vitesses de type supergun, rien dans le lanceur ne fait boum. Cependant, vous avez toujours besoin d'électronique puissante.

Pour un lanceur fixed, vous pouvez utiliser un moteur linéaire plutôt qu'un railgun.

Encore un casse-tête à garder à l'esprit: une visée simpliste d'un canon spatial coupe à travers un lot plus d'atmosphère que le 14,7 psi que vous traverserez si vous êtes allé tout droit. Cela suggère une autre approche: rendre votre angle de lancement aussi raide que possible, plus de 80 degrés serait idéal si vous pouviez construire la vitesse verticale nécessaire. Qu'est-ce que j'entends de la galerie d'arachides sur le besoin de vitesse orbitale ?? Si votre vitesse verticale est suffisamment élevée, vous pouvez vous en tirer avec très peu de vitesse horizontale. Allez presque tout droit à 18 000 mph et vous retomberez. Allez presque tout droit à, disons 24 500 mi / h et c'est une autre affaire - l'objectif est de sortir aussi loin que possible en veillant à ne pas faire trembler votre orbite par le soleil. Vous n'avez besoin que de suffisamment de vitesse horizontale pour parcourir 4000 miles pendant ce saut (et vous pouvez prendre des jours sur le saut, ce n'est pas du tout beaucoup de vitesse), redescendez simplement en survolant l'atmosphère, puis effectuez une manœuvre d'aérocapture. Vous aurez toujours besoin d'une gravure de circularisation à la fin, mais vous avez rencontré beaucoup moins de traînée que si vous étiez allé directement en orbite.

Maintenant, si vous êtes sur un corps sans atmosphère, le moteur linéaire brille vraiment.Vous devez toujours circuler mais vous ne combattez pas la méga-traînée, et vous n'avez pas à vous soucier de choses comme l'onde de choc de votre vaisseau détruisant le système de lancement.Un angle d'éjection de zéro convient, il n'y a donc pas de limite de longueur sur le booster.Vous n'avez plus besoin d'électronique robuste, un tel système est même utilisable pour le transport habité.(Enveloppez clairement votre piste de boost autour de la lune et votre vitesse habitée n'est limitée que par la force centripète lorsque vous faites le tour de la piste. Si je n'ai pas gâché les calculs, c'est suffisant pour fournir quoi que ce soit, de l'évasion solaire à l'impact solaire.)

L'insertion orbitale est déjà assez difficile avec les navires où les étapes initiales peuvent être dirigées dans des directions favorables à l'orbite finale.

Cette conception nécessite une direction de lancement fixe, ce qui serait un terrible gaspillage de carburant à bord pour tous sauf les satellites dont les orbites coïncident avec la trajectoire du canon.

Même cela peut être surmonté avec du carburant. Le vrai problème est la taille et l'échelle. La conception proposée est destinée à lancer des satellites légers de volume relativement petit - maximum 1 mètre de diamètre, y compris tout boîtier ou coque nécessaire au lancement.

Les satellites d'aujourd'hui sont souvent beaucoup plus gros que les voitures et les bus sur la route - facilement plus de 2 mètres de diamètre et pesant beaucoup plus que ce que ce petit canon pourrait supporter.

Vous pourriez, en théorie, rendre l'arme plus grande et plus longue, mais en plus des coûts de construction et de carburant exponentiellement plus élevés, vous constatez que l'énergie nécessaire au lancement augmente de manière exponentielle.

À première vue, cela ne devrait pas être un problème, puisque le même problème existe pour nos lancements actuels, mais cette conception présente un inconvénient particulier - le véhicule doit aller beaucoup plus vite au début du tir qu'à la fin, car il dépensera beaucoup d'énergie en voyageant à travers l'atmosphère dense des couches inférieures de l'atmosphère.

Notre technologie de fusée actuelle peut démarrer relativement lentement, consommer moins de carburant, et augmenter à mesure qu’elles accélèrent et qu’elles commencent à traverser une atmosphère plus mince.

Cela signifie que l'augmentation exponentielle de l'énergie requise affecte les deux, mais l'arme nécessite une augmentation exponentielle encore plus grande car elle démarre si vite.

Disons que vous avez une telle arme.La prochaine étape logique sera d'installer sur le satellite un canon plus petit qui ramènerait plusieurs petits obus et ainsi accélérerait le satellite, en effet?Si ce petit pistolet embarqué utilisait vraiment beaucoup de petites obus (taille d'une molécule), alors vous n'obtiendrez qu'une fusée traditionnelle.Apparemment, il n'y a pas beaucoup de différence pour l'énergie requise si vous lancez une fusée depuis une plate-forme traditionnelle ou la tirez, mais les difficultés d'ingénierie pour cette dernière technologie sont énormes.