¿El sueño de Julio Verne es una realidad?
1989/04/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria
Sin embargo, en Norteamérica cuatro investigadores han presentado un proyecto curioso, más parecido al lanzador de Von Braun, del cañón de Julio Verne.
En los últimos treinta años, en Norteamérica, diferentes grupos han tratado de dar “velocidad de liberación” a las pequeñas cargas útiles con cañones de gas comprimido. (La velocidad de liberación es la velocidad inicial necesaria para poner una carga en órbita alrededor de la Tierra y según el punto de lanzamiento suele ser de 7,9 a 11,1 km/s). En los ensayos realizados hasta la fecha, la velocidad no ha superado los 10 km/s y el rendimiento energético ha sido muy malo: Entre el 1% y el 2%. En otras palabras, la energía cinética o velocidad se ha convertido en un 2% del combustible.
Hay otro tipo de cañón llamado railgun. En ellos se potencia la carga útil en un campo magnético cada vez mayor, pero mientras los materiales superconductores no están más accesibles que ahora, el rendimiento energético es muy bajo y los bobinados magnéticos se deterioran rápidamente.
En la Universidad de Washington (Seattle), sin embargo, se ha proyectado otro tipo de cañón, el acelerador ram. Es un estatorreactor montado básicamente en un oleoducto. Al estatorreactor le llaman ramjet y podemos decir que no es un turborreactor con turbina ni compresor, es decir, sin elementos casi móviles.
Por encima de la velocidad Mach 2 (superando dos veces la velocidad de sonido), el aire que se ingiere en este motor choca contra un obstáculo como el tapón que hay detrás, obteniendo la presión suficiente para que el combustible se encienda espontáneamente sin ningún compresor. Además, si a este motor se le fabrica una atmósfera adecuada y con menor velocidad de sonido, funcionará mejor.
En base a ello, el equipo de Washington ha llenado el tubo de acero de 12,2 metros de longitud y 38 mm de diámetro, una mezcla de metano y oxígeno en proporción variable diluida en gases inertes (helios o óxidos de carbono (IV)) a 50 atmósferas. Mediante un cañón de gas comprimido o un pequeño motor de pólvora a 0,7 km/s, el proyectil en forma de obús se introduce en la tubería mediante la perforación del diafragma de plástico ultrafino. Dentro de la tubería el proyectil genera ondas de choque en la atmósfera artificial.
El perfil y la forma del proyectil están bien estudiados. La onda cónica que aparece en la parte delantera no calienta lo suficiente como para encender la mezcla gaseosa. Otra onda transversal está perpendicular al obús, que comprime la mezcla gaseosa hasta el punto de quemarse con un pequeño mechero. Entre esta onda transversal y un estrechamiento posterior según el proyectil o la tercera onda, existe una zona de alta presión y temperatura. Mientras los gases calientes atraviesan el obstáculo, el proyectil se impulsa violentamente. En este sistema se utiliza únicamente la energía necesaria para introducir el proyectil al cañón y la energía de las ondas de choque que se generan a su alrededor, sin que exista ninguna otra pieza móvil.
También hay un proyectil sin este pequeño mechero. En este caso, a mitad del proyectil hay un resalte de un milímetro. La onda de choque situada en el extremo del proyectil se refleja en la pared del tubo, dando lugar a la onda de choque del segundo. El gas se comprime hasta la explosión entre la onda reflejada y la segunda. Los gases de combustión retroceden y el proyectil avanza.
Sin embargo, a medida que aumenta la velocidad del proyectil, esta zona de alta presión está cada vez más adelantada y frena. La velocidad máxima del proyectil estaría comprendida entre 1500 y 2000 m/s.
Los investigadores de Washington han utilizado proyectiles de magnesio de 127 mm de longitud y 28,9 mm de diámetro (100 gramos), alcanzando una velocidad de 1,2 km/s con una aceleración de 20000 g, pero con un proyectil de mechero se espera alcanzar una velocidad de 3 km/s.
Sin embargo, aunque hasta el momento las sesiones se han realizado en muy pequeñas dimensiones y dimensiones, el cañón de unos tres kilómetros de longitud se puede realizar tan fácilmente como cualquier oleoducto y un espacio de dos toneladas podría situarse a 10 km/s en órbita de 400 km de altura. Dado que la zona de alta presión se desplazaría junto con el espacio, se podría esperar que el desgaste interno del cañón se distribuyera a lo largo de toda la longitud, evitando así cientos de tiros sin remedios.
Otro problema es el calentamiento por fricción del espacio al atravesar la atmósfera. Esto se puede solucionar colocando el cañón a unos 4500 metros de altura. Así, el absorbente térmico del espacio supondría el 1% de la masa total y la temperatura superficial no superaría los 1600ºC. La fricción atmosférica, por su parte, reduciría en un 10% la velocidad de desplazamiento dada.
Otro de los límites del cañón es la aceleración del proyectil o espacio, pero los proyectistas estiman que el 70% o 80% de los materiales necesarios para la construcción de una gran estación espacial pueden ser emitidos con acelerador ram y a un coste muy inferior al de cualquier otro sistema.
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