Om nu iets in de ruimte te krijgen, heb je een raket nodig. Maar wat als u in plaats daarvan de raket zou kunnen afschaffen en toch uw lading naar de ruimte kunt krijgen, voor minder dan $ 1.000 per pond? Klinkt als een deal, toch.
Volgens Dr. John Hunter, een natuurkundige bij het Lawrence Livermore National Laboratory en president van het bedrijf Quicklaunch, Inc., kan het gebruik van een waterstofaangedreven kanon het ticket zijn voor goedkope toegang tot de ruimte. Dat klopt, een 'ruimtepistool'-platform om satellieten, brandstof en andere benodigdheden in de ruimte in te brengen, zou echt het volgende grote ding in ruimtetechnologie kunnen zijn.
Je zou kunnen zeggen: 'Een pistool om dingen de ruimte in te schieten? Dat klinkt als iets uit Jules Verne! ' En je zou gelijk hebben: in Verne's "From the Earth to the Moon" werd een gigantisch kanon genaamd de Columbiad gebruikt om drie van de personages in het verhaal naar de maan te stuwen.
'Jules Verne had het goed, hij moest gewoon de juiste vloeistof kiezen', zei Hunter in een Google Techtalk, die hieronder is ingesloten.
Raketten zijn al decennia lang het werkpaard van ruimtevaartende naties, maar er zijn een paar nieuwkomers in het spel die nog maar net begonnen zijn. Ruimteliften beginnen als het ware "van de grond" te komen - de Space Elevator Games waren vorig jaar een winnaar - als een alternatieve manier om materialen de ruimte in te transporteren.
"We horen vaak over ruimteliften en mensen vragen altijd:‘ Ben je verwant met ruimteliften? ’, Maar we gaan niet in interactie met technologieën." Zei Hunter.
Lichtgaskanonnen werken bijna zoals je zou verwachten van een echt, echt groot pistool: aan het ene uiteinde in een lange buis staat een gas, waterstof, helium of methaan onder hoge druk, 15.000 PSI in het grootste kanon voorgesteld door Hunter. De lading is aan dit uiteinde van het kanon, wanneer de druk wordt opgeheven, wordt het kogelvormige projectiel dat de lading vasthoudt uit het uiteinde geworpen. Waterstof wordt gebruikt vanwege zijn lichtheid. Aangezien een projectiel niet sneller kan gaan dan wat het in een kanon duwt, zorgt het lichtere gas - dat sneller kan reizen - ervoor dat een projectiel wordt versneld tot ongelooflijke snelheden, meer dan 13.000 mijl per uur (21.000 km / uur) .
Deze kanonnen bestaan al sinds de jaren zestig, maar ze zijn nog niet gebruikt in de technologie voor het leveren van lading in de ruimte. Het recordkanon voor de hoogte van een projectiel was het High-Altitude Research Project (HARP) kanon. Het is gebouwd door het Amerikaanse Ministerie van Defensie en het Canadese Ministerie van Nationale Defensie en geplaatst op het testterrein van Yuma in Arizona. Het heeft met succes een Martert-2C inert projectiel op 12 november 1966 gelobberd tot 180 km (112 mijl), wat nog steeds het hoogterecord is voor dit type kanon.
Een andere iteratie, ontwikkeld door Dr. Hunter zelf, was het Super High-Altitude Research Project (SHARP, een eerbetoon aan het originele kanon) eind jaren tachtig door de Lawrence Livermore University.
Hunter legde via een telefonisch interview aan Space Magazine uit: 'Dus hier is wat er gebeurt: ik begon in 1985 bij Livermore en ik was net afgestudeerd en ze huurden me in om elektrische wapens te bouwen die ik vrij eenvoudig had kunnen doen. Maar ik kwam een man tegen op een cocktailparty, geloof het of niet. Hij wist dat ik aan post-productie spoelkanonnen werkte en hij zei: 'John, die zijn geweldig omdat je 12 km / s kunt halen waar we met deze gaspistolen maar 9 km / s kunnen halen.' Ik zei: ' Wat is een gaspistool? ‟Dat was het begin van deze hele bal aan het rollen. Het blijkt dat de elektrische pistolen slechts 5,5 km / s halen en gaskanonnen 11 km / s. ”
SHARP was - en is nog steeds - eigendom van de Amerikaanse luchtmacht. Het bedrijf van Hunter heeft een contract van vijf jaar om het pistool te gebruiken voor het testen van schoten, maar het is niet ingesteld om schoten verticaal te maken. SHARP is oorspronkelijk ontworpen als testbed voor hypersonische motoren voor scramjets - jets die worden versneld tot hoge snelheden en vervolgens een eigen gespecialiseerde motor gebruiken om tot 8 of 9 keer de geluidssnelheid te duwen.
"Als we naar een gepubliceerde opname gaan, waar veel publiciteit en zo is, zouden we naar een ander systeem moeten gaan, wat geen probleem zou zijn om er een te bouwen, omdat ik het voor dat specifieke zou kunnen opdragen toepassing. Als we besluiten om de opname met de luchtmacht te maken, is dat waarschijnlijk een kleinere subgroep van mensen die de opname kunnen bekijken. De luchtmacht is een beetje voorzichtig met hoe ze dingen doen, dus we moeten goedkeuring krijgen. Ze hebben het wapen eigenlijk. '
Dus Hunter is er zelf voor uitgegaan om een commercieel levensvatbaar kanon te ontwikkelen dat laadvermogen kan leveren tegen een fractie van de kosten van conventionele raketten. Hij en twee andere wetenschappers, Dr. Harry Cartland en Dr. Rick Twogood, richtten Quicklaunch, Inc. op.
“We kwamen op 30 september uit de blokken toen we de Space Investment Summit hadden. Daarna hield ik de lezing bij Google en vervolgens het artikel Popular Science en we hebben nu een durfkapitaalgroep geïnformeerd. We bevinden ons in de 'drukte'-fase en ik verwacht dat we zes maanden in deze drukte-fase zullen zijn, waar we gewoon ons project moeten rondkijken. Maar terwijl we ons in deze fase bevinden, geloven we nog steeds in hardware, dus ik zal eind februari een demonstrerende ondergedompelde versie hebben. Het krijgt in feite de juiste neiging en maakt opnamen. Het wordt een prototype van drie meter lang, 'zei Hunter.
Uiteindelijk stelt Hunter zich een grootschalig kanon voor dat vanuit de zee nabij de evenaar zal worden gelanceerd. Bij het lanceren vanaf de zee zal het kanon kunnen draaien en rondzwaaien om gemakkelijk ladingen naar verschillende banen te lanceren. In de buurt van de evenaar zijn is noodzakelijk omdat de aarde daar het snelst ronddraait, dus objecten die vanaf de equatoriale breedtegraad worden gelanceerd, kunnen met minder energie een hogere baan krijgen.
Van cruciaal belang voor het in een baan om de aarde brengen van de lading is het gebruik van een eentrapsraket die aan het ladinglastprojectiel is bevestigd. Aangezien het grootste kanon naar verwachting het pakket op iets meer dan 7 km / s (4,3 mijl / s) zal krijgen, is een booster nodig voor die extra duw om het voorbij de ontsnappingssnelheid van de aarde te halen, die 11,2 km / s is (6,95 mijl / s).
Verwacht echter niet dat mensen aan boord van een van de projectielen naar de maan of Mars zullen lanceren, aangezien de lanceerkracht van het kanon tot 5000 Gs kan oplopen.
Het grootste - en duurste - kanon zou een lading van 1.000 pond (454 kg) in een Low-Earth Orbit (LEO) kunnen lanceren. De geschatte kosten voor dit kanon zijn $ 500 miljoen, maar dit is de laatste fase in een voorgestelde reeks kanonnen die klein zou beginnen en voortbouwt op de lessen die uit elke iteratie zijn geleerd.
Na wat eerste tests met het SHARP-pistool en prototypemodellen, zal een systeem worden ontworpen dat in staat is om ladingen van 2 pond (0,9 kg) in de ruimte te lanceren. De kosten van dit kanon, schat Hunter, bedragen ongeveer $ 10 miljoen en het duurt twee jaar om aan de slag te gaan.
“[De 2lb-capaciteitsstarter] is eigenlijk afgestemd op een kleine niche, de Cubesat-gemeenschap. Het is logisch omdat we cubesats kunnen 'harden'. Voor mij zou dat een mooie niche zijn om met academici te kunnen werken. Dat zal heel leuk zijn, want ze zullen natuurlijk in een baan rond Cubesats draaien. In fase één gaan we gewoon inerte rondes voeren, en we gaan misschien 20 schoten in de lage ruimte maken en het wereldrecord tien of twaalf keer verbreken. In fase twee zullen we in een baan om dingen draaien die gegevens zullen bevatten en zullen verzenden, 'zei Hunter.
Cubesats - kleine satellieten die niet groter zijn dan een litervolume (10 cm kubus) en minder dan een kilogram wegen - kunnen gemakkelijk worden 'gehard' of gemaakt om de indrukwekkende krachten te weerstaan die worden gelanceerd vanuit een enorm kanon.
Nadat dit systeem is getest, zei Hunter: 'Het eerste commerciële systeem wordt een systeem van $ 50 miljoen voor een capaciteit van 100 pond [45 kg]. $ 50 miljoen is in feite minder dan de prijs van een F-15. Ik denk dat dat bij veel mensen het geval is, vooral als je daarvoor fase één en twee hebt gedemonstreerd. "
Begrijp Hunter niet verkeerd: $ 50 miljoen is niet binnen de middelen van de gemiddelde Joe, maar voor het lanceren van kleine satellieten in de ruimte is dat een vrij klein aantal. Elke spaceshuttle-missie kost bijvoorbeeld $ 450 miljoen, en om een communicatiesatelliet te lanceren, praat je $ 50 miljoen tot $ 400 miljoen.
Het grootste kanon - 1,1 km lang - zou ongeveer 500 miljoen dollar kosten en zou binnen zeven jaar optimaal kunnen worden gebouwd. Aangezien het pistool zelf herbruikbaar is en dat het vastleggen van waterstof bij elk afvuren van het pistool kan worden gedaan om brandstofkosten te besparen, zouden de kosten voor iemand die een lading wil lanceren tussen de $ 250 en $ 1000 per pond bedragen.
Hunter heeft al interesse gezien van verschillende bedrijven, zei hij.
'Er is één privébedrijf dat vertrouwelijk blijft. We houden ze privé totdat de rook hier opklaart. Sommige mensen hebben serieuze interesse gehad. We willen dat aantal kandidaten aanzienlijk vergroten. We hebben meer kandidaten dan de vorige republikeinse conventie, dat is mijn doel! "
Met betrekking tot de vraag of dit type systeem al dan niet interesse heeft in de R&D bij NASA, antwoordde Hunter: "We hebben NASA niet benaderd, en ik denk dat NASA uiteindelijk een klant van ons zal worden ... Ik ga naar benaderen NASA de komende weken. "
Voor meer informatie over de specifieke details van het systeem voor het afleveren van wapens en ladingen, bekijk de Google Techtalk die hierboven is ingesloten of luister naar de aflevering van 15 januari van The Space Show, waar Hunter te gast was.
Bron: Physorg, Google TechTalk, telefonisch interview met John Hunter
