مغلوب ساختن پیشی جستن فضای جدید نیروی موشکی ممکن است بیش از حد ‘Super-Duper’

برای رفتن سریع که این امر نیاز به یک مقدار مسخره از سوخت—و حتی پس از آن ممکن است هرگز دوباره.

هفته گذشته کاخ سفید پرده برداری از پرچم جدید شاخه نظامی آمریکا به فضا نیروی. اما صبر کنید! بیشتر وجود دارد. رئیس جمهور همچنین گفت: ما در حال توسعه یک “سوپر duper موشک” خواهد شد که 17 بار سریع تر از آنهایی که امروز داریم.

من نمی دانم همه چیز وجود دارد که در مورد راکت ها و موشک های, اما من نمی دانم فیزیک پایه. و من صادقانه این دیوانه به نظر می رسد. برای مقایسه میان زمان موشک UGM-133 Trident II ممکن است speediest. این یک زیردریایی مبتنی بر موشكي كه در مورد 8.06 کیلومتر در ثانیه (18,000 mph برای شما واحد امپریال مردم). بله, که در حال حاضر واقعا سریع است.

بنابراین اگر شما جمع آوری است که توسط یک عامل از 17? این بدان معناست که یک سوپر duper موشک را سرعت 137 کیلومتر در هر ثانیه است. که حدود 400 برابر سرعت صوت—ماخ 400. آن می تواند سفر در سراسر کشور ساحل به ساحل در 30 ثانیه. این است که حتی ممکن است? اجازه دهید یک برآورد برای دیدن آنچه در آن می کنند.

بررسی واقعیت

هیچ جزئیات ارائه شد اما به گمان من ما در حال صحبت کردن در مورد یک موشک بالستیک در اینجا. بر خلاف موشک کروز که رو توسط یک موتور جت بیش از تمام پرواز یک موشک بالستیک با استفاده از یک موتور موشک برای رسیدن به حد سرعت های بالاتر. اما این موشک تنها می سوزد برای چند دقیقه. پس از اولیه افزایش فاز آن را اساسا یک unpowered پرتابه مانند یک گلوله در حال حرکت در یک قوس مانند مسیر تحت تاثیر گرانش است.

همچنین ما با خیال راحت می توانید فرض کنیم این سفر در ارتفاع که در آن وجود دارد بسیار کمی در هوا. من فقط فکر نمی کنم هر چیزی می تواند 137 متر/s در فضا—هوا کشیدن نیروهای خواهد بود بیش از حد بزرگ است. اگر شما نگاهی به موشک است که به وضوح تنها سفر در فضای MIM-104 Patriot سریعترین با سرعت 5 ماخ. بنابراین اگر ما می خواهیم یک سوپر duper سریع موشک های آن را باید در فضا است.

در واقع ما واقعا فقط به دو چیز نیاز دارید به این مدل جدید سریع موشک. این اولین بار است که یک نام بهتر. من نمی خواهید به نگه داشتن آن را خواستار فوق العاده duper موشک—که احمقانه است. به جای الهام Trident II, من قصد دارم به تماس با آن زوم نیزه I.

ما نیاز به یک جرم است. این است که سخت تر از این نام به دلیل اینکه در بسیاری از جرم یک موشک سوخت. اگر شما می خواهید یک موشک برای رفتن سریع تر شما نیاز به سوخت بیشتر خواهد شد که افزایش جرم است. در اکثر راکت حمل بار فقط 2 تا 5 درصد از کل جرم وسیله نقلیه; که به نام حمل بار کسری. بیایید می گویند Trident II دارای یک توده از 59,000 کیلوگرم با یک بار کسری از 5 درصد است. این نهاد حمل بار در حدود 3000 کیلوگرم (که ممکن است بالا باشد اما فقط چوب با من). این قسمت من می خواهم به رفتن واقعا سریع است.

اگر شما یک بار در حال حرکت در 8.06 متر/s مانند Trident II آن نیاز به انرژی را به آن را دریافت کنید که سریع است. ما می توانیم محاسبه این که انرژی جنبشی—یک مقدار که بستگی به هر دو جرم و سرعت حمل بار.

K equals a half times mass times velocity squared
تصویر: Rhett Allain

با ذکر ارزش های Trident II حمل بار نیاز 97 میلیارد ژول انرژی است. که معادل 23 تن TNT.

اما آنچه در مورد زوم نیزه من ؟ اگر آن را به همان جرم حمل بار اما 17 بار سرعت آن نیاز به مقدار انرژی بیشتر از انرژی جنبشی بستگی به مربع سرعت. نه 17 بار به عنوان مقدار انرژی اما 172 برابر بیشتر یا 2.8 x 1013 ژول. که مسخره مقدار زیادی از انرژی است.

با فرض این زوم نیزه من با استفاده از همان نوع از سوخت به عنوان Trident II, چگالی انرژی (انرژی در واحد حجم) نیز همان خواهد بود. این به این معنی آن خواهد نیاز 289 برابر بیشتر سوخت (که 17 مربع) بنابراین آن را باید بسیار بزرگتر است. این Trident II در حال حاضر حدود 45 فوت; این نکته را باید زیاد است.

اما آن را حتی بدتر از آن. افزایش جرم سوخت به معنی شما نیاز به سوخت بیشتر به فشار اضافی جرم است. این یک فراری مشکل که در آن حمل سوخت بیشتر به معنی شما نیاز به انجام حتی بیشتر سوخت. این است که چرا برخی از این موشک مانند Saturn V به طوری رفو بزرگ است.

آه شاید وجود یک راه جدید برای پرواز موشک. که ممکن است, اما اجازه دهید فقط صبر کنید و ببینید اگر این موشک واقعا می رود که سریع است. اگر آن را ندارد, من امیدوارم که آنها اتخاذ نام من از زوم نیزه I.

آن را همیشه پایین آمده است ؟

در یک یادداشت مرتبط اسکات مانلی برخی کاملا عالی ویدئوها در مورد همه چیز مربوط به موشک. او در این مورد می گویند زوم نیزه من (من چسبیده با این نام):

این درست است ؟ این موشک می تواند سریع تر از سرعت فرار? چه heck است escape velocity به هر حال ؟

فرض کنید من یک بیس بال و پرتاب آن را مستقیما با یک سرعت اولیه 10 متر در هر ثانیه. آن را به عنوان صعود توپ را آهسته کند چرا که از این رو به پایین کشیدن نیروی گرانشی. آن را در نهایت به برخی از حداکثر ارتفاع و سپس سقوط به پایین. با این سرعت که حداکثر ارتفاع خواهد بود 5 متر است. اگر من دو برابر سرعت اولیه آن را 20 متر قبل از سقوط. سریع تر من پرتاب آن را بالاتر از آن می رود.

بنابراین اگر چه من پرتاب آن را واقعا سریع و با یک سرعت اولیه 4,000 m/s (9,000 مایل در ساعت). اگر من چشم پوشی از مقاومت هوا و من چشم پوشی چرا من پرتاب این توپ تا به جای تبادل در رشته های محاسبه است که آن را به یک ارتفاع 816 کیلومتر است. اما این اشتباه است. فرض بر این است که این نیروی گرانشی یک مقدار ثابت. در واقع به توپ می شود دورتر از مرکز زمین نیروی گرانشی کاهش می یابد. مصرف آن به حساب آن خواهد شد در واقع رسیدن به یک ارتفاع 934 متر.

از آنجا که نیروی گرانشی کاهش می یابد و با فاصله از آن در واقع به نظر می رسد که وجود دارد این است که از یک سرعت خاص شما می توانید پرتاب توپ به طوری که آن را هرگز بازگشت. هرگز. که به نام سرعت فرار است. شما می توانید محاسبه سرعت فرار با نگاه به حفاظت از انرژی. من جست و خیز جزئیات اما به نظر می رسد مثل این:

velocity of escape equals the square root of 2 times G times M of e divided by R.
تصویر: Rhett Allain

در این بیان G جهانی ثابت گرانشی با ارزش 6.67 * 10-11 N×m2/kg2, ME است که جرم زمین (5.972 x 1024 کیلوگرم) و R شعاع زمین (6.37 x 106 متر). قرار دادن این ارزش ها به سرعت فرار برای زمین 11 متر/s. این است راه پایین تر از حتی پایین ترین تخمین برای سرعت زوم نیزه I. بنابراین اسکات درست بود (جای تعجب نیست).

در حال حاضر اگر آن را برخی از نوع موشک کروز, آن را هنوز هم می تواند کار—با فرض آن شد ممکن است به یک موشک کروز رسیدن به چنین احمق-سرعت دیوانه که من شک دارم چرا که این امر نیاز به حتی بیشتر سوخت برای حفظ نیروی محرکه در طول پرواز. اما به هر حال, پس از آن شما می توانید با استفاده از محوری برای فشار موشکی به پایین به زمین به آمار هدف خود را.

اما اگر آن را یک موشک بالستیک, شما در حال رفتن به یک مشکل است. به یاد داشته باشید “بالستیک” بخشی بدان معنی است که آن را به حرکت تحت تاثیر گرانش است. اما در آن سرعت آن را نمی خواهد دوباره به سطح — آن را نمی خواهد حتی یک کامل مدار. آن را فقط نگه داشتن در حال حرکت به دور از زمین و هرگز دوباره. هرگز.

دوستان عزیز این است که من در ماه گذشته به عنوان یک عامل به طور منظم برای Wired Science. اما این فیزیک بازی سرگرم کننده متوقف نخواهد شد! رفتن به جلو, شما در پیدا کردن چیزهای من در توییتر و همچنین متوسط و یوتیوب. ببینید شما در سیستم عامل! —Rhett Allain


بزرگ تر سیمی داستان
  • چگونه یک هوش مصنوعی غول ساخته چت—نظارت—آسان
  • اعترافات مارکوس Hutchins هکر که ذخیره شده اینترنت
  • چگونه فضانوردان فرار هنگامی که یک فضایی راه اندازی می رود اشتباه است ؟
  • ما باید یاد بگیرند که به خواندن با هم زمانی که ما دور از هم
  • بهترین دنده را حیاط خلوت خود را بیشتر سرگرم کننده
  • 👁 مغز مفید مدل برای هوش مصنوعی ؟ به علاوه: دریافت آخرین اخبار AI
  • 🏃🏽♀️ می خواهید بهترین ابزار برای دریافت سالم است ؟ ما را بررسی کنید دنده تیم میدارد برای تناسب اندام بهترین انتقالها دنده در حال اجرا (از جمله کفش و جوراب) و بهترین هدفون

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de