För att få något ut i rymden just nu behöver du en raket. Men vad händer om du istället skulle kunna undanröja raketen och ändå få din nyttolast till rymden, för under 1 000 dollar per pund? Låter som en affär, rätt.
Enligt Dr. John Hunter, en fysiker vid Lawrence Livermore National Laboratory och ordförande för företaget Quicklaunch, Inc., kan en vätendriven kanon vara biljetten för billig tillgång till rymden. Det är rätt, en "rymdpistol" -plattform för att sätta in satelliter, bränsle och andra tillförsel i rymden verkligen kan vara den nästa stora saken inom rymdtekniken.
Du kan säga, "En pistol för att skjuta saker ut i rymden? Det låter som något av Jules Verne! ” Och du hade rätt: i Vernes "Från jorden till månen" användes en gigantisk kanon kallad Columbiaden för att driva tre av karaktärerna i berättelsen till månen.
"Jules Verne fick det rätt, han var bara tvungen att välja rätt vätska," sade Hunter i en Google Techtalk, inbäddad nedan.
Raketer har varit arbetshäst för rymdfarande nationer i årtionden, men det finns några nykomlingar i spelet som just är igång. Rymden hissar börjar komma "från marken", så att säga - Space Elevator Games blev en vinnare just förra året - som en alternativ metod för att transportera material till rymden.
"Vi hör mycket om rymdhissar mycket av tiden, och folk frågar alltid," Är du släkt med rymden hissar? ", Men vi samverkar inte så långt som teknik går." Sade Hunter.
Lättgaskanoner fungerar nästan som man kan förvänta sig att en riktigt, riktigt stor pistol fungerar: i ena änden inuti ett långt rör trycks en gas, väte, helium eller metan till ett extremt tryck, 15 000 PSI i den största kanonen föreslagit av Hunter. Nyttolasten är i denna ände av kanonen, när trycket släpps ut skjuts den kulformade projektilen som håller nyttolasten ut ur änden. Väte används på grund av dess lätthet. Eftersom en projektil inte kan gå snabbare än vad som skjuter den inuti en kanon, möjliggör den lättare gasen - som kan färdas snabbare - att en projektil kan accelereras till otroliga hastigheter, över 13 000 miles per timme (21 000 km / h) .
Dessa kanoner har funnits sedan 1960-talet, men de har inte sett någon användning i tekniken för leverans av rymd nyttolast. Rekordinställningskanon för en projektils höjd var HARP-kanonen (High-Altitude Research Project). Det byggdes av USA: s försvarsdepartement och Kanadas avdelningsförsvar och placerades på Yuma-bevisområdet i Arizona. Den lobbade framgångsrikt en Martlet-2C inert projektil till 180 km (112 miles) den 12 november 1966, som fortfarande står som höjdrekordet för denna typ av pistol.
En annan iteration, utvecklad av Dr. Hunter själv, var Super High-Altitude Research Project (SHARP, en hyllning till den ursprungliga kanonen) i slutet av 1980-talet av Lawrence Livermore University.
Hunter förklarade till Space Magazine via telefonintervju, ”Så här är vad som händer: Jag började 1985 på Livermore och jag var färdig från gradskolan och de anlitade mig för att bygga elektriska vapen som jag kunde ha gjort ganska enkelt. Men jag stötte på en kille på en cocktailfest, tro det eller inte. Han visste att jag arbetade på efterproduktionspolvapen och han sa: 'John, de är fantastiska eftersom du kan få 12 km / s där vi bara kan tänka oss 9 km / s med dessa gaspistoler.' Jag sa, ' Vad är en gaspistol? "Det var det som började hela bollen att rulla. Det visar sig att elpistolen bara når 5,5 km / s och gaspistolerna når 11 km / s. ”
SHARP ägs - och är fortfarande - av det amerikanska flygvapnet. Hunter's företag har ett femårigt kontrakt för att använda pistolen för att testa skott, men det är inte inställt för att göra skott vertikalt. SHARP designades ursprungligen som en testbädd för hypersoniska motorer för scramjets - jets som accelereras till höga hastigheter och använder sedan en egen specialmotor för att trycka upp till 8 eller 9 gånger ljudets hastighet.
”Om vi ska gå till ett publicerat skott, där det finns mycket publicitet och saker, skulle vi behöva gå till ett annat system, vilket inte skulle vara en stor sak att bygga ett eftersom jag kunde ägna det för just det Ansökan. Om vi bestämmer oss för att göra skottet med flygvapnet kommer det förmodligen att vara en mindre undergrupp av människor som kan titta på skottet. Flygvapnet är sorta noga med hur de gör saker så vi måste få godkännande. De äger faktiskt pistolen. ”
Så Hunter har slått ut på egen hand för att utveckla en kommersiellt genomförbar kanon som kan leverera nyttolaster till en bråkdel av kostnaden för konventionella raketer. Han och två andra forskare, Dr. Harry Cartland och Dr. Rick Twogood, bildade Quicklaunch, Inc.
”Vi kom ut ur blocken 30 september när vi hade toppmötet för rymdinvesteringar. Sedan talade jag på Google och sedan artikeln Popular Science och vi har nu informerat om en riskkapitalgrupp. Vi är i "stressfasen" och jag förväntar oss att vi ska vara i denna livsfas i sex månader, där vi måste gå och bara handla vårt projekt runt. Men medan vi befinner oss i den här fasen tror vi fortfarande på hårdvara så jag kommer faktiskt att ha en demonstrerad nedsänkt version i slutet av februari. I grund och botten kommer den att få rätt lutning och göra bilder. Det kommer att bli en 10-fotprototyp, ”sade Hunter.
I slutändan föreställer Hunter en storskalig kanon som kommer att sjösättas från havet nära ekvatorn. Vid sjösättning från vattnet kan pistolen svänga och svänga runt för att enkelt lansera nyttolaster till olika banor. Att vara nära ekvatorn är nödvändigt eftersom det är där jorden snurrar snabbast, så att objekt som lanseras från ekvatorial latitud kan få en högre bana med mindre energi.
Kritisk för att få nyttolasten i bana är användningen av en enstegs raket fäst vid nyttolastprojektilen. Eftersom den största pistolen projiceras för att få paketet att gå på drygt 7 km / s (4,3 miles / s), behövs en booster för den extra tryckningen för att få det förbi jordens utrymningshastighet, som är 11,2 km / s (6,95 miles / s).
Förvänta dig inte att se människor sjösättas till månen eller Mars ombord på en av projektilerna, eftersom startskottet från kanonen kan vara upp till 5 000 Gs.
Den största - och dyraste - kanonen skulle kunna lansera 1 000 pund (454 kg) nyttolaster i en lågjordbana (LEO). Den beräknade kostnaden för denna kanon är 500 miljoner dollar, men detta är det sista steget i en föreslagen serie kanoner som skulle börja små och bygga vidare på lärdomarna från varje iteration.
Efter några inledande tester med SHARP-pistolen och prototypmodellerna kommer ett system som kan lansera 2-pund (0,9 kg) nyttolaster ut i rymden. Kostnaden för den här kanonen, beräknar Hunter, kommer att uppgå till cirka 10 miljoner dollar och det tar två år att rulla.
”[2 lb-kapacitetsstartaren] är faktiskt anpassad till en liten nisch, som är Cubesat-gemenskapen. Det är meningsfullt eftersom vi kan "G-härda" kuber. För mig skulle det vara en fin nisch att kunna arbeta med akademiker. Det kommer att vara mycket roligt eftersom de naturligtvis kommer att kretsa om cubesats. I fas ett kommer vi bara att mata inerta omgångar, och vi kommer kanske att göra 20 bilder på lågt utrymme och bryta världsrekordet tio eller tolv gånger. I fas två kommer vi att kretsa om saker som tar data och kommer att överföra, ”sade Hunter.
Kubatsatser - små satelliter som inte är större än en litervolym (10 cm kub) och väger mindre än ett kilogram - kan enkelt "G-härdas" eller göras för att motstå de imponerande krafterna att lanseras ur en enorm kanon.
Efter att detta system har testats, sade Hunter, ”Det första kommersiella systemet kommer att bli ett system på 50 miljoner dollar för 100 pund [45 kg] kapacitet. 50 miljoner dollar är mindre än priset på en F-15, i princip. Jag tror att det är mycket inom många människor, särskilt om du har visat faser ett och två innan det. "
Missför inte Hunter: 50 miljoner dollar är inte inom medelvärdet av Joe, utan för att lansera små satelliter i rymden som är ett ganska litet antal. Varje rymdfärjesuppdrag kostar till exempel 450 miljoner dollar och för att lansera en kommunikationssatellit pratar du 50 miljoner till 400 miljoner dollar.
Den största pistolen - 1,1 km lång - skulle löpa cirka 500 miljoner dollar och skulle kunna byggas inom sju år, optimalt. Med tanke på att själva pistolen är återanvändbar, och att fånga väte från varje avfyrning av pistolen kan göras för att spara på bränslekostnader, skulle kostnaden för någon som vill starta en nyttolast variera mellan $ 250 och $ 1000 per pund.
Hunter har redan sett intresse från olika företag, sade han.
”Det har funnits ett privat företag som kommer att förbli konfidentiellt. Vi kommer att hålla dem privata tills röken torkar här. Vi har haft ett allvarligt intresse från vissa människor. Vi avser att öka antalet kandidater betydligt. Vi kommer att ha fler kandidater än den senaste republikanska konventionen, det är mitt mål! ”
När det gäller huruvida denna typ av system har haft något intresse från FoU vid NASA, svarade Hunter, "Vi har inte kontaktat NASA, och jag tror att NASA i slutändan kommer att bli en klient av oss ... Jag kommer att närma sig NASA de närmaste veckorna. ”
För mer om de specifika detaljerna om systemet med pistol och nyttolast, se Google Techtalk inbäddat ovan, eller lyssna på den 15 januari avsnittet av The Space Show, där Hunter dök upp som gäst.
Källa: Physorg, Google TechTalk, telefonintervju med John Hunter
