Lịch sử về súng không gian từ Isaac Newton đến Đức quốc xã ở Paris và Dự án HARP

Đi vào không gian là công việc khó khăn, tốn kém. Phải mất rất nhiều năng lượng để bắn một tên lửa lên và di chuyển ra khỏi bầu khí quyển hành tinh, vào quỹ đạo không trọng lực. Một phương pháp đẩy mà không cần phải có 326.770 gallon hydro lỏng và 99.359 gallon oxy lỏng cần thiết để đưa Saturn V ra khỏi bầu khí quyển sẽ khiến các không gian phóng ra phải chăng hơn cho NASA và các công ty tư nhân như SpaceX. Đây là lý do tại sao mọi người muốn chế tạo súng không gian. Đây là lý do tại sao mọi người muốn chế tạo súng không gian trong gần ba thế kỷ. Nó là một giải pháp hợp lý cho vấn đề nhiên liệu, cả hai đều cung cấp năng lượng cho tên lửa và kéo chúng xuống.

Không, chúng tôi không nói về các máy nổ laser được sử dụng để bắn vào các tàu ngoài hành tinh thù địch (mặc dù nghe có vẻ hoàn toàn sử thi), nhưng là một cơ chế phóng. Một khẩu súng không gian thực sự, theo nghĩa truyền thống, giống như một khẩu pháo được sử dụng để chế tạo các quả đạn trên trái đất. Nếu ý tưởng thành công, tên lửa sẽ không cần thiết vì tàu vũ trụ có thể bị bắn xuyên qua bầu khí quyển với tốc độ nhanh.

Âm thanh của dope, bạn nói. Nhưng nó có thực sự hiệu quả không?

Chà, trong phần lớn thế kỷ 20, mọi người đã cố gắng chế tạo một khẩu súng không gian chức năng và chưa có ai thành công. Tại đây, một lịch sử ngắn về súng không gian và tất cả những nỗ lực vô ích đó để phóng mọi thứ lên tên lửa không gian.

1728: Isaac Newton Phát minh súng không gian

Trong cuốn sách của anh ấy Một chuyên luận của hệ thống thế giới, Newton thảo luận về một kịch bản giả thuyết trong đó một khẩu pháo đặt trên một ngọn núi cao có thể bắn các vật thể lên thành một đường thẳng, cách xa bề mặt trái đất, không có sức cản của không khí. Thí nghiệm súng thần công về cơ bản cho thấy vận tốc mà bạn cần phải bắn một thứ gì đó lên không trung để xem nó rơi trở lại Trái đất, đưa nó vào quỹ đạo hoặc thoát khỏi hoàn toàn trọng lực của hành tinh và bay vào không gian.

Tất nhiên, có những hạn chế về công nghệ để chế tạo một khẩu pháo như vậy. Những ràng buộc đó sẽ được chơi xung quanh với một chút nữa về một thế kỷ sau

1865: Jules Verne bắn Mặt trăng

Trong tiểu thuyết của anh ấy Từ Trái Đất đến Mặt Trăng, nhà văn khoa học viễn tưởng nổi tiếng kể một câu chuyện về một xã hội nhỏ của những người hâm mộ vũ khí và nhiệm vụ chế tạo một khẩu súng không gian để phóng người lên mặt trăng. Pháo không gian Verne Cảnh Columbiad dài gần 900 feet và rộng 60 feet, và trong khi nó thực sự phóng ba phi hành gia lên vũ trụ bằng cách sử dụng khoảng 400.000 pound bông súng, số phận của họ vẫn chưa được biết (tất nhiên là cho đến phần tiếp theo).

Cuốn sách về cơ bản là mô tả đầu tiên về một khẩu súng không gian - mặc dù nhà khoa học tên lửa người Nga Konstantin Tsiolkovsky sẽ viết một bài báo vào năm 1903 xác định một khẩu súng không gian thực tế sẽ chạy dài vô tận và sẽ khiến các phi hành gia của cuốn sách này tăng tốc khoảng 22.000 g.

Nói cách khác, những phi hành gia đáng thương đó sẽ bị bốc hơi ngay lập tức ngay cả khi thứ chết tiệt đó có thể được chế tạo.

1918: Người Đức tấn công Địa tầng từ Paris

Trong Thế chiến thứ nhất, Đức đã sử dụng các nguyên tắc của một pháo tầm xa để xây dựng Paris Gun - một pháo kỳ quặc lớn mà có thể bắn phá Paris từ khoảng 75 dặm. Những quả đạn pháo bắn ra từ khẩu súng lớn này có khả năng chạm tới tầng bình lưu, lần đầu tiên các vật thể do con người tạo ra có thể khiến nó cao đến vậy. Đó là một thành tích tuyệt vời nếu mục tiêu không phải là giết người khác, nhưng hey - cột mốc là cột mốc quan trọng.

Tuy nhiên, một nhược điểm của khả năng như vậy là các nhà khai thác Paris Gun cần phải tính đến hiệu ứng Coriolis (vòng quay của Trái đất) vào các tính toán quỹ đạo.

Ở phần cuối của WWI, Súng Paris đã bị binh lính Đức tháo dỡ và phá hủy để tránh bị quân Đồng minh bắt giữ, và những vũ khí như vậy sau đó đã bị Hiệp ước Versailles cấm.

1944: Đức quốc xã bắn Supergun V-3

Trong Thế chiến II, Hitler đã thúc đẩy một chương trình được gọi là vũ khí V, được thiết kế để tấn công nước Anh nhằm đáp trả các cuộc tấn công ném bom vào Đức. Thứ ba trong số các vũ khí này là pháo V-3, có tên mã là bơm cao áp, hay HDP.

Các thiết kế kêu gọi một khẩu pháo dài 65 feet chĩa thẳng vào London. Hitler muốn chế tạo 25 trong số những cỗ máy tử thần này, nhưng Không quân Hoàng gia đã tìm cách ném bom vào cơ sở nơi chúng đang được chế tạo vào tháng 7 năm 1944. Hai khẩu súng ngắn hơn được chế tạo bởi SS và lực lượng Đức đã bắt đầu bắn đạn pháo vào thành phố của Luxembourg. Chúng không hiệu quả. Những chiếc V-3 nhỏ hơn đã bị tháo dỡ sau chiến tranh và được đưa tới Mỹ để thử nghiệm thêm, trước khi được tung vào năm 1948.

1966: Dự án HARP bắn đi

Sau Thế chiến II, cuộc đua vũ trụ bắt đầu được chú trọng và công nghệ đằng sau việc phóng những thứ đã chuyển từ pháo sang tên lửa. Năm 1961, Hoa Kỳ và Canada đã cùng nhau tạo ra Dự án HARP (Dự án nghiên cứu độ cao) với mục tiêu tạo ra một hệ thống hệ thống phóng không tên lửa, chi phí thấp.

HARP về cơ bản là đỉnh cao của nhiều năm làm việc của Gerald Bull, một kỹ sư đạn đạo, người đã tiên phong trong khái niệm bắn máy bay ra khỏi súng. Bull và các đối tác của ông đã thuyết phục được Hải quân Hoa Kỳ cung cấp cho họ một khẩu súng chiến hạm 16 inch, 50 cỡ nòng chưa sử dụng và bắt đầu làm việc tại một sân bay ở Sân bay Seawell ở Barbados. Năm 1966, dự án chuyển đến Yuma, Arizona, nơi khẩu súng (mở rộng tới 100 calibre) đã bắn được một viên đạn Martlet 2 nặng 400 pound với tốc độ 7.000 feet mỗi giây.

Các phóng một thời gian ngắn đã làm cho nó vào không gian, ở độ cao 110 dặm. Đó là một kỷ lục cho các loại đạn phóng bằng súng giữ cho đến ngày nay.

Hạn chế về ngân sách sớm buộc phải hủy bỏ HARP. Bull trở lại Highwater (với trang web ra mắt của Barbados cũng thuộc quyền sở hữu của anh ta) và anh ta đã thành lập Tập đoàn nghiên cứu không gian.

1985: Dự án SHARP Kicks tắt

Chính phủ Hoa Kỳ đã bắt đầu Dự án Nghiên cứu Độ cao Siêu cao (SHARP) vào năm 1985 tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore. Mục tiêu là bắn các vật thể vào khí quyển thông qua một khẩu súng khí nhẹ hai giai đoạn - cuối cùng sẽ giúp đất nước đưa các vệ tinh lên quỹ đạo.

Súng khí nhẹ hoạt động theo nguyên lý mẫu của súng hơi pít-tông lò xo - trong đó pít-tông ép chất lỏng làm việc dạng khí qua nòng súng để tăng tốc độ phóng ra theo một hướng nhất định. Trong trường hợp này, pít-tông thực sự được cung cấp năng lượng bởi phản ứng hóa học và chất lỏng làm việc là một loại khí nhẹ hơn như helium hoặc hydro. Dự án SHARP bắt đầu khi một nhà khoa học tên là John Hunter nhận ra một khẩu súng hơi nhẹ sẽ tốt hơn nhiều khi phóng các tên lửa với vận tốc cao hơn một khẩu súng điện từ.

Một nguyên mẫu đã được chế tạo thành công vào năm 1992. Dài khoảng 426 feet, hệ thống có thể bắn một vật thể xuống khoảng một phần ba vận tốc cần thiết để đưa một thứ gì đó vào không gian. Thử nghiệm thành công dẫn đến kế hoạch xây dựng Phóng Jules Verne, mà sẽ tự hào với một cái thùng dài 2,2 dặm đáng kinh ngạc. Việc chế tạo một thiết bị như vậy sẽ tiêu tốn hàng tỷ đô la và chính phủ không hào hứng với việc phân bổ loại tiền đó cho SHARP.

1988: Gerald Bull đi làm cho Saddam

Trong khi đó, sau khi HARP đóng cửa, Bull bắt đầu quan tâm đến việc đảm bảo công việc với các quốc gia khác thông qua đất nước mới của mình và bắt đầu làm cố vấn pháo binh trong suốt thập niên 70. Điều này bao gồm một khoảng thời gian trong tù sau khi anh ta bị kết án về các giao dịch vũ khí bất hợp pháp. Khi được thả ra, anh chuyển đến Brussels và bắt đầu làm việc với Trung Quốc và - đáng chú ý hơn là - Iraq.

Năm 1988, ông quyết định đây là thời điểm thích hợp để hoàn thành những gì ông bắt đầu từ lâu: chế tạo một khẩu súng không gian làm việc. Ông đã thuyết phục được nhà độc tài Iraq Saddam Hussein tài trợ cho Dự án Babylon, việc tạo ra một khẩu pháo dài 511 feet có thể đặt một viên đạn nặng 4400 pound vào quỹ đạo.

Nguyên mẫu đầu tiên là khiêm tốn hơn - dài 150 feet, có khả năng bắn một đối tượng đến một khoảng cách 466 dặm. Siêu tàu thứ hai đang được chế tạo, Hồi Big Babylon, Được cho là gần với chiều dài đề xuất ban đầu. Tuy nhiên, Bull đã bị ám sát vào tháng 3 năm 1990 (có lẽ bởi các đặc vụ Mossad của Israel) và không bao giờ được hoàn thành.

2009: Cuộc đua súng không gian riêng tư bắt đầu

John Hunter không bao giờ thực sự từ bỏ mục tiêu chế tạo súng không gian. Năm 2009, ông thành lập một công ty có tên Quicklaunch để chế tạo một khẩu súng dài 3.600 feet chìm dưới nước, có thể bắn các vật thể vào không gian bằng hydro và metan với tốc độ khoảng 5.000 Gs. Bệ phóng thực sự có ý nghĩa thay thế giai đoạn đầu tiên của tên lửa trước khi tàu vũ trụ có thể sử dụng một hệ thống đẩy khác để tạo ra phần còn lại của khoảng cách ra khỏi bầu khí quyển hành tinh. Công ty ước tính số lần phóng sẽ đạt khoảng 1.100 USD mỗi kg (ít hơn bốn lần so với lần phóng SpaceX Falcon 9 và ít hơn 13 lần so với lần phóng của NASA Atlas V).

Tuy nhiên, Hunter đã rời Quicklaunch vào năm 2012 và công ty có vẻ như nó đã không hoạt động kể từ đó.

Vì vậy, để tóm tắt lại: Gần 300 năm sau khi Newton lần đầu tiên đưa ra khái niệm về súng không gian, chúng ta không có súng không gian.