Super cañón para enviar cargas al espacio

Los físicos estudian seriamente construir un cañón de un kilómetro de largo que sirva para enviar cargas al espacio. El sistema, que a pesar de las dificultades técnicas que plantea es viable, reduciría el coste de un lanzamiento a la órbita baja en más de 10 veces. Ya se han hecho algunos experimentos similares, con cañones de más de 35 metros, capaces de disparar proyectiles hasta la parte alta de la atmósfera. El nuevo sistema dispararía proyectiles de 450 kilogramos de peso a más de 20 mil kilómetros por hora.

Quizás la novela más conocida escrita por el genial Julio Verne sea “De la Tierra a la Luna”. Verne, en 1865, explicaba con todo detalle los preparativos necesarios para enviar una misión tripulada a la Luna utilizando como sistema de lanzamiento un gigantesco cañón. A pesar de que contiene unos cuantos errores físicos groseros (y de que finalmente el proyectil yerra a la Luna y regresa nuevamente a la Tierra), el argumento de esta novela escrita hace más de 140 años podría servir de inspiración a un nuevo sistema de lanzamiento de cargas al espacio.

Uno de los problemas más grandes que se enfrentan las agencias a la hora de ir al espacio es el tremendo coste que tiene poner cada kilogramo de carga útil en orbita. En efecto, para abandonar nuestro planeta se necesita una “velocidad de escape” que supera los 11 kilómetros por segundo. Construir vehículos autopropulsados capaces de semejante hazaña siempre ha sido caro y peligroso. Si pudiésemos diseñar un cañón para que dispare proyectiles huecos de un tamaño razonable, la carrera espacial recibiría un impulso decisivo. Justamente eso es lo que intenta lograr John Hunter y un equipo de físicos del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) de California.

Los vehículos autopropulsados siempre han sido caros y peligrosos.

Hunter ha pasado mucho tiempo pensando en cómo utilizar un cañón como sistema de lanzamiento. Realizó sus primeros experimentos a mediados de la última década del siglo pasado, también en el LLNL, en el marco del Super High Altitude Research Project. En esa oportunidad se utilizó un cañón naval modificado, de 36 metros de largo, para enviar proyectiles a la parte alta de la atmósfera. Sin embargo, ahora se ha embarcado en un proyecto mucho más ambicioso. Para lograr su objetivo necesita construir un cañón de 1100 metros de largo, que será capaz de enviar cargas de 450 kilogramos de peso directamente a la órbita baja de la Tierra. Los proyectiles imaginados por Hunter abandonarían la boca del cañón a más de 20.000 kilómetros por hora, y deberían incluir un escudo térmico para evitar se quemen en la atmósfera. Este supercañon se construiría “apoyado” contra la ladera de una montaña, y costaría unos 500 millones de dólares.

Muchos detalles del libro de Verne -en el que parece haberse inspirado Hunter- contradicen principios físicos elementales. Sin embargo, el cañón puede ser construido, aunque no para transportar humanos abordo ya que, claro, nadie podría sobrevivir al despegue. Puede demostrarse, a partir de las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, que la aceleración necesaria para lograr la velocidad de escape utilizando un cañón de ese largo, es de algunos miles de veces la que experimentamos sobre la Tierra. Un astronauta -debidamente instalado y apoyado sobre su espalda- puede resistir aceleraciones de hasta unos 5 o 6g. A 10g seguramente sufriría la pérdida de la consciencia o la rotura de los órganos y venas. Pero aunque un cañón no sea una forma sensata de enviar gente al espacio, puede ser el vehículo ideal para transportar cargas inertes (agua, alimentos, combustible), con un costo 10 veces menor que el actual.

John Hunter

Las leyes físicas dicen que una bala de cañón no puede ir más rápido las moléculas de gas que lo empujan a lo largo del mismo. La velocidad de estas moléculas puede calcularse y, dejando las fórmulas de lado, a una temperatura determinada será mayor cuando menor sea su masa. Las moléculas producidas por la pólvora sin humo usada en los cañones militares es muy pesadas (y por lo tanto lentas) como para permitir alcanzar la velocidad necesaria a un proyectil que deba abandonar la Tierra. La mejor molécula para hacer este trabajo es -sin dudas- la de hidrógeno. Lamentablemente, ningún explosivo práctico genera gas hidrógeno en su deflagración.

Pero existe una solución. Hunter piensa usar un cañón que posee dos tubos conectados perpendicularmente entre sí, aunque separados por un tabique que se hace pedazos cuando la presión en él se hace demasiado alta. En uno de los tubos (el principal) se coloca el proyectil. El otro se llena de hidrógeno, que se comprime mediante un pistón disparado por un explosivo convencional. Al disparar el cañón auxiliar, el pistón avanza rápidamente comprimiendo (y calentando) el hidrógeno que se encuentra entre él y el tabique. En un momento determinado, la presión del hidrógeno caliente es capaz de romper el compartimento, pasar al tubo principal e impulsar el proyectil. La carga es empujada, no por los gases de la explosión, sino por el hidrógeno caliente comprimido, cuyas moléculas son lo suficiente rápidas para permitirle alcanzar la velocidad de escape.

Cañón de 16 pulgadas, en Barbados.

El cañón utilizado por el Super High Altitude Research Project, impulsaba proyectiles a unos 10.000 kilómetros por hora, unas 9 veces la velocidad del sonido. No usaba pólvora para impulsar el pistón del tubo secundario, sino una mezcla de metano y aire comprimido hasta unas 55 veces la presión atmosférica, y luego detonada. El pistón pesaba 1 tonelada, y el proyectil surgía envuelto en llamas de hidrógeno que se quemaban en la atmósfera.  Sin embargo, su velocidad era insuficiente para llegar al espacio. Se necesitan velocidades 24 veces más altas que la del sonido para alcanzar una órbita circular de baja altitud, y 34 veces mayores para escapar completamente de la gravedad de la Tierra. John Hunter cree que una versión mayor de este monstruo, incrustada en la ladera de una montaña, podría lograrlo. ¿Tú que piensas?

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  • Ciul

    ¿Y el satélite que se dispara no se quema?, ¿o sufre daño por el golpe del disparo?

  • churrasco

    En esa formula, hay que tener en cuenta el coste del hidrógeno…

    Yo igualmente creo que si el problema es la velocidad de escape, ya da igual hacer un cañón de 1100 metros o uno de 10 o 20Km de largo que utilice los principios del Cañón de Gauss o del "quench gun" (cañón gauss con superconductores), que aceleraría mas progresivamente, y serviría también para naves tripuladas. Además, el cañón Gauss funciona con energía eléctrica, con lo que el suministro seria directo.

  • huntercd

    Cuanto me cobrarían para yo utilizarlo para disparar a mi suegra?

  • Pepe Veraz

    Pues el articulo explica muchos detalles tecnicos, pero aun no entiendo cual sera su utilidad practica. 500 millones de dolares serviran para disparar proyectiles al espacio….con que finalidad?

    • argikt

      Disparar suministros a la estacion espacial internacional, por ejemplo…

      • Pepe Veraz

        ya veo, supongo que entonces si traera gran beneficio economico a mediano plazo. Gracias argikt.

    • brianmk

      como las naves espaciales y viajes por la galaxia lo lograremos viendo anime pues para que aprender y avanzar nuestras naves…
      /sarcasmo off

  • 53m4

    soy yo el único que le encuentra aprecido con el cañón de Junon?
    http://www.ffodyssey.com/ff7/_ff7_junon.jpg

    XD

    • mojk

      A mi también se me ocurrió. No tenemos remedio XD

  • guillote

    A lo mejor un cañón parabólico apoyado en montaña-valle-montaña, con empujes progresivos, iniciando con la fuerza de la gravedad, a la cual se le van sumando cierres de compuertas con sucesivas detonaciones, logre un mismo efecto de lanzamiento con la ventaja de no hacer pelota lo que se quiera transportar. Y hasta haciendo los cálculos necesarios se podría ver de tripular dichos lanzamientos (?). Me pegó de Verne, pero…

  • BelegDraug

    Se trata de conceptos y principios muy similares a los utilizados por el científico canadiense Gerald Bull en su desarrollo temprano de un súper-canón para Irak.-
    El científico era uno de los más brillantes diseñadores de sistemas de armas durante la década del ’80, y estaba obsescionado con los súper-cañones, tanto para fines bélicos como pacíficos. Entre otros, fue quien auguró que tarde o temprano se podrían dar las condiciones para construir un sistema que permitiese disparar cargas al espacio con costos más reducidos que los actuales, basándose enla tecnología de los cañones.-

    Bull fue asesinado en 1990, luego de que se descubriera que estaba trabajando ya en el armado de un súper-canón para el entonces presidente de Irak, Saddam Hussein, y luego de que se detectara que el mismo podría ser utilizado para disparar contra blancos israelíes (nunca se supo quien lo mató, aunque las malas lenguas dicen que fue una operación conjunta entre la CIA y el MOSSAD).-

  • Marc

    Disparar suministros… no quiero imaginar en que estado llegaría una coca cola de ese modo! xD

  • matilyon

    wtf???

  • defaultuser

    Esta claro que hay pocas cosas que soporten semejante aceleracion a parte de liquidos y solidos hogeneos bien preparados para el viaje, por poner un ejemplo un tubo de alimento en pasta no soportaria el esfuerzo y la pasta llegaria desparramada por el contenedor.
    Sin enbargo solo con poner en orbita los suministros de agua, combustible y similares ya deve de producir una reduccion de los costes de operaciones orbita-superficie como para tomarselo muy en serio.
    Tambien me viene a la mente que si esto sale adelante seguramente combinen la expansion de gases con la impulsion magnetica, pero 1100 metros de cañon gauss talvez es demasiado caro todavia comparado con el sistema por gases.
    El ascensor orbital tambien es una idea muy interesante, sin enbargo la opcion del cañon como apoyo a la puesta en orbita de cargas parece mas cercano.

  • Derkeshtai

    Enviaremos muñecas inflables para que los astronautas no se contaminen al tener relaciones con las estraterrestres y asi perservar la linea génetica más poderosa del universo, hail!

    Pasando a otro tipo de chistes, porque no usar los campos gravitatorios de la tierra?