Pomysł wystrzeliwania obiektów w kosmos za pomocą gigantycznej armaty brzmi jak scenariusz wyjęty wprost z powieści Juliusza Verne’a. Tymczasem kalifornijska firma Longshot Space traktuje tę koncepcję całkowicie serio i pracuje nad 10-kilometrowym urządzeniem, które mogłoby wynosić na niską orbitę okołoziemską (LEO) ładunki o masie kilku ton.
Czytaj też: Naddźwiękowy samolot rakietowy wzbił się na 20 kilometrów. Śledził stamtąd satelity na niskiej orbicie
Najbardziej śmiałym aspektem całego przedsięwzięcia jest deklarowany koszt wynoszenia ładunków. Longshot Space zamierza obniżyć cenę dostarczania kg na orbitę do zaledwie 10 dol. Gdy porównamy to z obecnymi kosztami sięgającymi 3000 dol. za kg w przypadku rakiet Falcon 9 czy nawet prognozowanymi 500 dol. dla statku Starship, różnica robi się naprawdę znacząca. Gdyby ten plan się powiódł, mogłoby to fundamentalnie zmienić nasze podejście do eksploracji kosmosu.
Armata na satelity? To nie taki głupi pomysł
Technologia stojąca za tym pomysłem opiera się na wielostopniowej armacie zasilanej gazem, która rozpędza pojazdy do niewyobrażalnej prędkości Mach 23. System wykorzystuje tak zwany ciąg uderzeniowy, gdzie sprężony gaz – początkowo powietrze, a docelowo wodór – jest sekwencyjnie wtryskiwany w specjalnie zaprojektowaną, stożkową część pojazdu. Każda kolejna porcja gazu zwiększa prędkość, podczas gdy przed pojazdem w lufie tworzona jest próżnia redukująca opór atmosfery.
Czytaj też: Potężna fala uderzeniowa przeszła nad Kanarami. Chiński satelita spektakularnie zakończył misję
Kwestia ekstremalnych temperatur i tarcia przy tak zawrotnych prędkościach została rozwiązana w dość elegancki sposób. Ładunek otacza materiał ablacyjny, który po prostu odparowuje podczas przelotu przez atmosferę, działając jak swego rodzaju odwrócony meteoryt. Co warto odnotować, efektywność tego rozwiązania rośnie wraz ze skalą – podczas gdy obiekt o masie 454 kg wymaga 1360 kg osłony, to ładunek ważący 18 144 kg potrzebuje już tylko 1814 kg materiału ochronnego.
Przechodząc do największego wyzwania tej koncepcji, czyli ekstremalnych przeciążeń działających na ładunek, okazuje się, że kluczowe znaczenie ma długość lufy. Im dłuższa armata, tym niższe przeciążenia przy tej samej prędkości końcowej. Każde podwojenie długości lufy zmniejsza przeciążenia o połowę.
Mike Grace, dyrektor generalny Longshot, szacuje, że armata o długości około 9,7 km mogłaby zredukować przeciążenia do około 500 g. Dla porównania warto wspomnieć, że typowy smartfon jest zaprojektowany tak, aby wytrzymać około 900 g. Jeszcze większy model o nazwie Pappa Bear, z lufą długości 30-40 km, mógłby osiągnąć zaledwie 100-150 g przy starcie. To poziom, który wytrzymałaby praktycznie każda elektronika.
Potwierdzają to testy konkurencyjnego projektu Quicklaunch, który przeprowadził 20 strzałów testowych przy przeciążeniach 3200 g. Większość elektroniki montowanej powierzchniowo okazała się wystarczająco odporna na takie warunki.
Longshot przebył już sporą drogę od koncepcji do realizacji. Pierwsza, 15-centymetrowa armata zbudowana w byłym warsztacie samochodowym w Oakland wystrzeliła ponad 100 razy, osiągając prędkość Mach 4,2. Mała skala oznaczała brutalne przeciążenia sięgające około 30 000 g, ale udowodniła, że podstawowa technologia działa.
Obecnie firma zbudowała znacznie większą armatę o długości 36,6 metra w dawnej stoczni marynarki wojennej w Alameda w Kalifornii. To prawdopodobnie najdłuższe operacyjne działo na świecie – dłuższe o 25,4 m od radzieckiej 2S7M Malka. Urządzenie czeka na pozwolenia od władz miasta, aby rozpocząć testy. Kolejny etap to budowa 488-metrowej armaty z 20 jednostkami ciśnieniowymi na lotnisku w Tonopah w Nevadzie. Będzie to odpowiednik docelowego systemu, który ostatecznie ma osiągnąć długość 10 km i rzeczywiście wynosić ładunki na orbitę.
Warto wspomnieć, że koncepcja wystrzeliwania obiektów w kosmos za pomocą armaty ma długą i fascynującą historię. Wszystko zaczęło się w 1865 roku, kiedy Juliusz Verne opublikował powieść “Z Ziemi na Księżyc”, w której Baltimore Gun Club buduje gigantyczne działo Columbiad, aby wystrzelić trzech pasażerów w kierunku Księżyca.