O soño de Xullo Verne é una realidade?

1989/04/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronautika

Xullo Verne.

Con todo, en Norteamérica catro investigadores presentaron un proxecto curioso, máis parecido ao lanzador de Von Braun, do canón de Xullo Verne.

Nos últimos trinta anos, en Norteamérica, diferentes grupos trataron de dar “velocidade de liberación” ás pequenas cargas útiles con canóns de gas comprimido. (A velocidade de liberación é a velocidade inicial necesaria paira pór una carga en órbita ao redor da Terra e segundo o punto de lanzamento adoita ser de 7,9 a 11,1 km/s). Nos ensaios realizados até a data, a velocidade non superou os 10 km/s e o rendemento enerxético foi moi malo: Entre o 1% e o 2%. Noutras palabras, a enerxía cinética ou velocidade converteuse nun 2% do combustible.

Hai outro tipo de canón chamado railgun. Neles poténciase a carga útil nun campo magnético cada vez maior, pero mentres os materiais superconductores non están máis accesibles que agora, o rendemento enerxético é moi baixo e os bobinados magnéticos deterióranse rapidamente.

Na Universidade de Washington (Seattle), con todo, proxectouse outro tipo de canón, o acelerador ram. É un estatorreactor montado basicamente nun oleoduto. Ao estatorreactor chámanlle ramjet e podemos dicir que non é un turborreactor con turbina nin compresor, é dicir, sen elementos case móbiles.

Por encima da velocidade Mach 2 (superando dúas veces a velocidade de son), o aire que se inxere neste motor choca contra un obstáculo como o tapón que hai detrás, obtendo a presión suficiente para que o combustible acéndase espontaneamente sen ningún compresor. Ademais, si a este motor fabrícaselle una atmosfera adecuada e con menor velocidade de son, funcionará mellor.

En base a iso, o equipo de Washington encheu o tubo de aceiro de 12,2 metros de lonxitude e 38 mm de diámetro, una mestura de metano e osíxeno en proporción variable diluída en gases inertes (helios ou óxidos de carbono (IV)) a 50 atmosferas. Mediante un canón de gas comprimido ou un pequeno motor de pólvora a 0,7 km/s, o proxectil en forma de obús introdúcese na tubaxe mediante a perforación do diafragma de plástico ultrafino. Dentro da tubaxe o proxectil xera ondas de choque na atmosfera artificial.

O perfil e a forma do proxectil están ben estudados. A onda cónica que aparece na parte dianteira non quenta o suficiente como paira acender mestúraa gasosa. Outra onda transversal está perpendicular ao obús, que comprime mestúraa gasosa até o punto de queimarse cun pequeno chisqueiro. Entre esta onda transversal e un estrechamiento posterior segundo o proxectil ou a terceira onda, existe una zona de alta presión e temperatura. Mentres os gases quentes atravesan o obstáculo, o proxectil impúlsase violentamente. Neste sistema utilízase unicamente a enerxía necesaria paira introducir o proxectil ao canón e a enerxía das ondas de choque que se xeran ao seu ao redor, sen que exista ningunha outra peza móbil.

O acelerador Ram é un estatorreactor colocado no oleoduto. O proxectil pode ser chisqueiro (A) ou sen chisqueiro (B). (1) o proxectil (2) desprázase no tubo de mestura de gases. O proxectil (8) con motor de pólvora introdúcese a través dun diafragma e (7) céntrase mediante finas aletas. No interior xéranse ondas de choque. A onda anterior (3) e reflectida (4) non quentan o suficiente como paira acender o gas. Con todo, a onda transversal (5) exerce una gran presión até (6) punto e a (9) quéimase o gas con axuda do chisqueiro (10). A este acelerador déuselle o nome de subsónico, xa que onde está o número (9) a velocidade do gas é menor que a do son.

Tamén hai un proxectil sen este pequeno chisqueiro. Neste caso, a metade do proxectil hai un resalte dun milímetro. A onda de choque situada no extremo do proxectil reflíctese na parede do tubo, dando lugar á onda de choque do segundo. O gas comprímese até a explosión entre a onda reflectida e a segunda. Os gases de combustión retroceden e o proxectil avanza.

Con todo, a medida que aumenta a velocidade do proxectil, esta zona de alta presión está cada vez máis adiantada e frea. A velocidade máxima do proxectil estaría comprendida entre 1500 e 2000 m/s.

Os investigadores de Washington utilizaron proxectís de magnesio de 127 mm de lonxitude e 28,9 mm de diámetro (100 gramos), alcanzando una velocidade de 1,2 km/s cunha aceleración de 20000 g, pero cun proxectil de chisqueiro espérase alcanzar una velocidade de 3 km/s.

Con todo, aínda que até o momento as sesións realizáronse en moi pequenas dimensións e dimensións, o canón duns tres quilómetros de lonxitude pódese realizar tan facilmente como calquera oleoduto e un espazo de dúas toneladas podería situarse a 10 km/s en órbita de 400 km de altura. Dado que a zona de alta presión desprazaríase xunto co espazo, poderíase esperar que o desgaste interno do canón distribuísese ao longo de toda a lonxitude, evitando así centos de tiros sen remedios.

O acelerador Ram é un estatorreactor colocado no oleoduto. O proxectil pode ser chisqueiro (A) ou sen chisqueiro (B). (1) o proxectil (2) desprázase no tubo de mestura de gases. O proxectil (8) con motor de pólvora introdúcese a través dun diafragma e (7) céntrase mediante finas aletas. No interior xéranse ondas de choque. A onda anterior (3) e reflectida (4) non quentan o suficiente como paira acender o gas. Con todo, a onda transversal (5) exerce una gran presión até (6) punto e a (9) quéimase o gas con axuda do chisqueiro (10). A este acelerador déuselle o nome de subsónico, xa que onde está o número (9) a velocidade do gas é menor que a do son.

Outro problema é o quecemento por fricción do espazo ao atravesar a atmosfera. Isto pódese solucionar colocando o canón a uns 4500 metros de altura. Así, o absorbente térmico do espazo suporía o 1% da masa total e a temperatura superficial non superaría os 1600ºC. A fricción atmosférica, pola súa banda, reduciría nun 10% a velocidade de desprazamento dada.

Outro dos límites do canón é a aceleración do proxectil ou espazo, pero os proyectistas estiman que o 70% ou 80% dos materiais necesarios paira a construción dunha gran estación espacial poden ser emitidos con acelerador ram e a un custo moi inferior ao de calquera outro sistema.