Colonizzazione della Luna e di Marte applicando il terzo principio di newton NON con un missile
Ovvero : Metodo di propulsione Sahariano
Introduzione:
Quanto dirò è ovviamente in linee generali dato che non possiedo competenze ingegneristiche per eseguire e configurare il successivo progetto nei dettagli . Il progetto nella mia opinione è fattibile anche nei costi seppure notevoli.
Costi notevoli giustificati dalla prospettiva di notevoli vantaggi ovvero colonie extraterrestri potenzialmente autonome.
Ma i costi notevoli portano a mio parere a soluzioni neppure lontanamente avvicinabili dall’odierna missilistica . E’ una svolta che si origina da fatti sperimentali ormai storici dell’astronautica missilistica e dai suoi non evitabili sperperi e fallimenti oltreche dall’attuale stallo e impossibilità circa l’attuazione di avamposti umani permanenti su Luna e Marte.
Quanto dico ha un obbiettivo preciso : colonie sulla Luna e Marte cioè portare ibidem industrie e umani in attività stabili CON L’OBBIETTIVO FINALE DELL’AUTOSUFFICIENZA e quindi il tutto richiede uno sforzo titanico che l’attuale missilistica non è in grado di sostenere in costi , tempi e quantità di materiali da far gestire da stazioni spaziali in orbita terrestre, lunare e marziana. Stazioni spaziali che dovranno essere ben più popolate rifornite e possenti della ISS.
Se vogliamo colonizzare la Luna e poi Marte non possiamo pensare di farlo con sistemi a trombetta PARTENTI DA TERRA il cui impulso specifico in media è intorno ai 360 secondi . Tanto per fare un esempio con la partenza da terra per la Luna la massa partente con destinazione Luna dall’orbita terrestre era pari a circa il 2% (circa 61 tonnellate) di quella in rampa di lancio (2970 tonnellate) !
Il carico utile sulla Luna era ancora più basso della massa totale sulla rampa di lancio : neppure 7 tonnellate delle 2970 alla partenza ovvero circa lo 0,235% del totale!
https://en.wikipedia.org/wiki/Saturn_V
Ovvio che con questi numeri non puoi permetterti un avamposto sulla Luna se non cambi RADICALMENTE la procedura di lancio per aumentare enormemente la quantità di massa utile da portare a destinazione!
Essendo la Terra come dice Arcibald : “ Earth is a massive rocky planet at the bottom of a deep gravity well, with a thick atmosphere on top of that.”
https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=44998.0
Perché questa ipotesi in relazione alla PNN :
Se la violazione del III principio della dinamica non comporta una legge di inerzia risolutiva che ti permette di partire da Terra con una astronave allora devi partire da Terra allo stesso modo della missilistica (utilizzando il III di Newton) sempre per sfruttare POI la violazione del III su lunghe distanze ... che so... verso la Luna e Marte (per ora). Lo definizione sperimentale della legge di inerzia della pnn è in corso di verifiche da diversi anni (solo con i mezzi e la tempistica che l’Asps può permettersi) ….. dettagli in
VOLO PNN VERSO MARTE E RITORNO SULLA TERRA
Grandi linee del progetto:
La base del progetto è immettere carichi in orbita almeno LEO a getto continuo e a bassissimo costo attraverso il lancio nella alta stratosfera di un carico utile alla velocità di almeno 8 km/sec senza l’ausilio dei missili ovvero il carico utile inglobato come un treno in un lungo tubo di lancio che in guisa di un lungo cannone che spari il carico utile dopo un lungo percorso (circa 320 km) con accelerazione di poco più di 10 g per raggiunge la velocità di cui sopra.
Questa velocità oggi è teoricamente possibile attraverso
una rotaia elettromagnetica
(super-potenziata e del tipo treni ad alta velocità) che si sviluppa in un tubo fig.1 e fig.2 di
La diversità nei progetti presumo consista (non ho letto il brevetto dell’autore) nel togliere l’ingombro dei cavi, nel salire di quota con sistemi aerostatici tipo palloni e dirigibili DI DIVERSA TIPOLOGIA , nell’allungamento della rotaia di lancio e soprattutto nell’allineamento di tutto il sistema di lancio per evitare deragliamenti al carico che nella parte finale del percorso dove dovrà andare a circa 8 km/sec nella rotaia magnetica.
Velocità finali anche maggiori sono possibili ma tutto dipende come ovvio dalla accelerazione brutale a cui sottoporre il carico lungo la rotaia elettromagnetica : poco più di 10 g per circa 80 secondi.
Non dimentichiamo che con la propulsione missilistica attualmente qualcosa oltre il 92% della massa del razzo di partenza (il limite superiore dipende da quale orbita si vuole raggiungere) viene persa per andare in orbita bassa!
Ora siccome da diverso tempo si parla di portare astronauti su Luna e Marte non bisogna dimenticare il passato ovvero che il progetto Shuttle è stato non solo un fallimento ma che ha pure eliminato ben 14 astronauti. Onde evitare che questo riaccada con spedizioni verso la Luna e Marte è necessario precisare che queste spedizioni debbano avere pure sistemi paralleli di propulsione capaci di salvare astronauti se qualcosa va male..... Ma ciò si può fare solo portando molto più carico utile in orbita terrestre. Altrimenti è meglio rinunciare o meglio lasciar fare alla missilistica solo quello che può fare : portare in orbita satelliti e giocare con i robottini su Marte (purtroppo!).
La propulsione Sahariana serve anche e soprattutto per non ammazzare astronauti dato che se quelli del Columbia avessero avuto sistemi di salvataggio LEGGASI PIU' CARICO UTILE IN ORBITA forse una possibilità di salvarsi l'avrebbero avuta.
Musk ne vuole portare 200 passeggeri a missione a lancio. In
http://www.telegraph.co.uk/science/2017/06/21/elon-musk-create-city-mars-million-inhabitants/ ....
viene scritto infatti:
“Under new plans released in the journal New Space, the billionaire said he hoped to build a ‘Mars Colonial Fleet’ of more than one thousand cargo ships which would depart ‘en masse’ could transport 200 passengers at a time, along with materials to build homes, industrial plants and shops.” Un rishio elevatissimo per I poveri disgraziati che si avventurassero nella colonizzazione di Luna e Marte con la fallimentare astronautica a trombetta che non è in grado di fare A REGIME quello che si vorrebbe che facesse.
Prima di dare qualche dettaglio maggiore è bene stabilire quale deve essere l’obbiettivo primario di tutto:
Sparare nella stratosfera alla velocità di circa 8 km/sec un carico utile da portare in orbita bassa in primis e poi farlo salire progressivamente con altre propulsioni a quote più alte.
Il tubo di lancio deve essere
1) quasi sottovuoto con diametro laterale che necessariamente aumenta all’aumentare dell’altezza dal suolo . Il carico orbitale è in pratica un treno elettromagnetico a rotaia quasi sottovuoto
2) tubo lungo circa 80 km nella parte inclinata magari a struttura doppia come da fig 1 con stazioni intermedie più grandi a 16 km l’una dall’altra (esemplificative in figura) per mantenerne l’assetto e il sollevamento tipo città delle nuvole (in figura rappresentate dallo storico dirigibile polare Italia) . Naturalmente le città delle nuvole possono essere disposte diversamente e in numero anche maggiore a secondo della funzionabilità e lunghezza del tubo di lancio che in pratica è nella parte inclinata un enorme e lunghissimo grattacielo inclinato che si sostiene nell’atmosfera per il principio di Archimede.
La sua lunghezza dipende dalla velocità alla quale si vuole immettere il carico in orbita e dal relativo scudo ABLATIVO necessario se l’attrito con l’atmosfera è ancora alto malgrado la rarefazione dell’aria. Ad esempio a 30 km di altezza la densità è l’1,2% di 1 atm se si inclinasse di 45 gradi potrebbe essere lungo circa 42 km invece di 80 km nello sviluppo verso l’alto. Rimanendo nella prospettiva di lunghezza pari a 80 km e inclinazione di 30 gradi la rotaia di accelerazione andrebbe prolungata a terra di un certo numero di km : 240 km per l’esattezza in orizzontale (molto più lungo di quanto in figura!) per dare alla massa orbitale un tempo adeguato a raggiungere la velocità all’uscita dalla rotaia nella stratosfera ( la stratosfera si sviluppa dai 15 ai 50 km di altezza) e con una accelerazione prodotta dalle masse elettromagnetiche che è sostanzialmente brutale : in media molto vicina ai 10 g!
Ed inoltre un tubo di lancio ,quasi sottovuoto, lungo circa 320 km con una accelerazione media intorno ai 10 g avrebbe un tempo di percorrenza dei 320 km pari a circa 80 sec e velocità di circa 8 km/sec all’uscita dall’otturatore nell’alta stratosfera.
Tubo che in pratica levita nell’aria come un lunghissimo dirigibile e che si innalza da terra progressivamente come un lungo serpentone in linea retta ( o altra specifica alla Musk tipo BFR) con un angolo di 30 gradi fino ad una altezza (fig. 2) di circa 40 km ovvero in una zona dell’atmosfera terrestre dove la pressione è minore di quella su Marte ( circa 7/1000 di 1 atm). Notare che sono stati portati palloni aerostatici a oltre 50 km di altezza.
3) Il tubo va stabilizzato dai venti attraverso una ( o anche più) “spina dorsale” superiore in fig 1 e fig.2 e dalla costruzione dove serve di strutture più ampie stazioni di sollevamento appunto chiamabili pure “città delle nuvole” dove possano essere alloggiati controlli , stabilizzatori (turbine a ventola elettriche), sistemi di sicurezza, gestione e controlli di pressione stazioni di sollevamento e del tubo , etc. Nella fig.1 la spina dorsale è disegnata sopra il tubo di lancio ma potrebbe stare anche sotto per un problema di stabilità (densità presumo) e quindi di dimensioni laterali .
4) Ho rapprentato in fig.1 con la foto del “Dirigibile Polare Italia” le “Città delle Nuvole” non sapendo che forma debbano avere e soprattutto se servono dato che le strutture tubiformi del condotto di lancio e della spina dorsale potrebbero da sole con opportuni motori laterali soddisfare all’assetto e oltre sollevarsi da sole sempre per il principio di Archimede. Inoltre inevitabilmente salendo di quota le “città delle nuvole” dovrebbero cambiare di forma divenendo un semplice pallone aerostatico di volume sempre più grande , magari controllato a distanza.
5) La struttura e l’energia che serve per il tutto è di natura elettrica sia per la messa in orbita per la messa in orbita dei carichi sia per il mantenimento e manovra della struttura di lancio. L’energia elettrica si genera attraverso pannelli solari nel deserto del Sahara (altri deserti ben irraggiati sono possibili) dato che è previsto che il
Sahara possa dare energia elettrica a almeno mezzo mondo
e così si industrializzerebbe pure in parte l’africa!
6) Alla fine se il tubo è alla pressione di 7/1000 di atm (a circa 40 km di quota) O ANCHE MENO, si aprirà come otturatore per lasciar passare la massa da immettere in orbita alla velocità intorno ai 8 km/sec e questo può essere fatto a getto continuo con l’energia fornita dal sole senza inquinare con gas di scarico dei missili l’atmosfera terrestre . Con massa da mettere in orbita si intende ovviamente tutto quello che serve a costruire nuove e più potenti stazioni spaziali attorno alla Terra nonche attorno alla Luna e Marte e tutto IL CARICO MASSIVO che serve per allunare e ammartare e costruire basi permanenti con adeguate provviste e soluzioni di sopravvivenza in caso di incidenti.
7) Il tubo di lancio si può utilizzare anche per immettere in orbita bassa un carico e salire lentamente poi di quota con la spinta pnn o quella missilistica.
Gli 80 km sono indicativi come l’inclinazione del tubo elettromagnetico di spinta e il suo prolungamento a terra. Ogni nazione della terra può costruirne un tratto a secondo delle sue risorse economiche. La velocià di fuga all’uscita del tubo (tubo nel piano circolare determinato da un parallelo terrestre) può essere cambiata e abbassata e il sistema da immettere in orbita può usare all’uscita dall’otturatore anche uno stadio di spinta missilistico che gli consenta di raggiungere la velocità finale oltre che possibilità di manovra..… sempre nell’ottica del massimo carico utile possibile da immettere economicamente in orbita.
8) Allestimento e lancio:
Presumo dove è più semplice ovvero in un posto disabitato quasi piatto per almeno 320 km .
Attraverso la costruzione di una strada rettilinea si potrebbe allestire il tutto e con una struttura di comando di innalzamento e allineamento delle singole parti centralizzato per la parte di 80 Km soggetta a innalzamento. La parte inclinata del tubo di lncio farà diventare il BFR di Elon Musk un moscerino. :-) Volendo fare dell’ironia facile il sistema si innalzerebbe nell’atmosfera come una erezione progressiva man mano che verrà eseguita una decompressione del tubo di lancio interno e e immesso gas idoneo leggero nell’involucro esterno che si dovrebbe poi inclinare.
Inoltre la lunga struttura dovendo stare a pressioni diverse nell’atmosfera avrà la parte più in alto progressivamente con una sezione più grande del tubo esterno. Inoltre mentre il tubo di lancio interno dovrà svilupparsi senza interruzioni per circa 80 km nell’atmosfera, quello esterno dovrà essere suddiviso in n sezioni (400?) a secondo della pressione interna che ogni sezione dovrà avere in relazione alla quota da raggiungere. Un complesso problema tecnico sicuramente ma non impossibile per la moderna tecnologia. E’ ipotizzabile ,come già detto, che il tubo di lancio possa essere più corto degli 80 km nella parte inclinata e con un maggiore sviluppo in terra prima dell’innalzamento verso la stratosfera.
E’ ipotizzabile che le accelerazioni possano essere diverse in diversi tratti del tubo per la massa da mettere in orbita . E’ ipotizzabile inoltre anche l’uso di uno stadio missilistico ( o al limite PNN) al momento dell’uscita dall’otturatore. Nella fase finale di spinta è previsto un certo irrigidimento della struttura della rotaia al fine di un adeguato abbassamento di rischi di deragliamento.
At the end del tubo l’apertura del tubo di lancio si aprirà come l’otturatore di una macchina fotografica per far passare il carico orbitale facendo assomigliare il serpentone irrigidito e quindi allineato lungo gli 80 km (o meno) a un pezzo di artiglieria dalla lunga canna a parte altra notoria e più popolare e ridanciana similitudine :-)
A causa della comprimibilità dell'aria sotto il proprio peso la diminuzione della pressione atmosferica con la quota sul livello del mare non è lineare come nei liquidi, ma diminuisce in modo esponenziale (in prima approssimazione). Vari fattori come le condizioni atmosferiche e la latitudine influenzano il suo valore, la NASA ha compilato valori medi per tutte le parti del mondo. La seguente tabella fornisce i valori indicativi della pressione, in percentuali di una atmosfera, in funzione dell'altitudine.
Ovvero con una pressione di circa 7/1000 di quella a livello del mare (meno di quella di Marte). Visto che la stratosfera comincia a una quota di circa 15 Km e finisce a 50 Km, in genere i palloni aerostatici rimangono in questa zona: gli esperimenti scientifici posti su palloni raggiungono anche quota 40 Km, mentre il record mondiale è di 53 Km.
Oltre alla stratosfera c'è la mesosfera, cominciando a 50 Km, possiamo affermare che il pallone che ha realizzato il record ha raggiunto la mesosfera.
Come ho detto la rampa di lancio inclinata di 30 gradi circa e dovrebbe essere lunga circa 80 km con distanza finale dal suolo pari a 40 Km in altezza con una velocità di fuga di quella pari a poco più della velocità della velocità della ISS all’otturatore ( la ISS ha una velocità pari a 7,6 Km/sec) .
Le accelerazioni sostenibili dal corpo umano dipendono anche dalla lunghezza del tubo di lancio e se non sostenibili dovrebbero essere tali da consentire la messa in orbita di soli carichi poi recuperabili una volta in orbita.
Come ho detto per l’energia servirà l’irraggiamento solare il Sahara convertito in energia elettrica :-)
Con zone intermedie di controllo della struttura del tubo di lancio simili alla opere di fantascienza in cui si parla di città delle nuvole o
magari più città delle nuvole a mezza strada finchè c’è aria da respirare prima della stratosfera e mesosfera.
Nota sulle principali difficoltà che a mio parere comporta la Propulsione Sahariana:
-Allineamento delle 400 sottostrutture dei dirigibili o mongolfiere il cui involucro è in fig.1 rispetto a turbolenze atmosferiche. Ovvero lasciare fluttuare il tubo entro certi limiti e allineare le 400 “mongolfiere” di sollevamento solo a momento del lancio in orbita
-Applicare bene il Principio di Archimede fino a 40 km di altezza adattando le strutture di sostegno alla bisogna, per un buon assetto della rotaia elettromagnetica.
-Progresso nella accelerazione (almeno 10 g se non si vuole allungare ulteriormente la parte orizzontale a terra) e velocizzazione del carico utile ( di diverse tonnellate) sulla rotaia elettromagnetica rispetto ai valori attuali
Nota sulla ripartizione costi e sulla possibilità di attare l’astronautica delle città delle nuvole:
Considerando che il numero dei paesi riconosciuti dall’ONU è 196
https://www.google.it/search?source=hp&ei=tDmQWvHCCcr-UJXyl7AO&q=numero+di+nazioni+nel+mondo&oq=numero+di+na&gs_l=psy-ab.1.0.0l10.2459.11169.0.14113.14.9.0.4.4.0.179.1099.0j8.9.0....0...1c.1.64.psy-ab..1.13.1464.6..35i39k1j0i131k1j0i20i263k1.244.NR4FchxiajE
E che il numero delle sezioni in cui suddividere il tubo è ipotizzabile in 400, e che molti paesi della terra potrebbero costruire ben più di 2-3 dirigibili lunghi 200 metri e avvolgenti il tubo di decompressione di lancio tutto il progetto appare fattibile anche nei costi. L’unica è la volontà anche ingegneristica di assemblare e portare a convergenza quello che secondo le leggi fisiche e il principio di archimede è fattibile anche se finora non è stato mai fatto.
Conclusioni:
La stessa procedura di lancio potrà essere usata sia per salire in quota orbitale sia dalla Luna (atmosfera assente) che da Marte (atmosfera molto rarefatta). Per atterraggi, allunaggi e ammaraggi si potrà invece usare come illustrerò meglio in seguito un adattamento al riguardo della pnn dato che l’avvicinamento alla superficie terrestre come a quelle della Luna e di Marte può essere fatto riducendo lentamente la velocità di avvicinamento . In pratica l’unico modo in cui sopravviverebbe la missilistica è come stadio finale in uscita dell’otturatore del tubo di lancio elettromagnetico se si parte dalla superficie terrestre….. sempre ammesso che la legge di inerzia della pnn non possa risolvere radicalmente il problema dalle fondamenta.:-)
