Altre risposte non menzionano il fatto che nessun singolo impulso (ad esempio, essere sparato da una pistola) può lanciare un proiettile in orbita.Un proiettile puramente balistico sparato da una pistola deve o schiantarsi contro il pianeta, oppure deve fuggire del tutto dal pianeta.

Per raggiungere l'orbita, devono essere applicati almeno due impulsi al proiettile.Il primo (dal cannone) lo lancia in una traiettoria ellittica che ritorna in superficie, quindi il secondo impulso deve essere applicato da un motore a razzo per "circolarizzare" l'orbita nel momento in cui il proiettile raggiunge l'apogeo dell'inizialeellisse.

Qualsiasi cosa lanciata in orbita da un simile cannone deve viaggiare a velocità orbitale (in effetti superiore alla velocità orbitale) nell'atmosfera inferiore.Questo è generalmente indesiderabile, per usare un eufemismo: ci sarà un riscaldamento davvero serio.

A parte gli aspetti balistici interni di questi vari progetti, ci si rese subito conto che qualsiasi satellite lanciato da un cannone avrebbe dovuto resistere a carichi G elevati durante il tiro del cannone e le dimensioni e la massa del satellite sarebbero state fortemente limitate da le dimensioni della canna della pistola e l'impulso massimo che potrebbe essere fornito dal propellente senza danneggiare la pistola.

Sono stati preparati progetti speciali per i satelliti in modo che l'elettronica sensibile non venisse danneggiata dal fuoco di una pistola e, riconoscendo che la pistola non poteva fornire una velocità sufficiente per raggiungere l'orbita, i satelliti con razzi booster sono stati progettati per sparare dopo essere stati lanciati in alto dalla pistola.

Il progetto si è concluso per vari motivi, alcuni economici, altri politici. L'escalation della guerra in Vietnam ha causato il taglio di fondi per molti progetti di ricerca, e questo progetto era originariamente uno sforzo congiunto tra Stati Uniti e Canada. Quando le relazioni tra i due paesi incontrarono un momento difficile a causa delle diverse politiche riguardanti il ​​Vietnam, il progetto divenne maturo per essere eliminato.

Penso che il nocciolo della questione sia se si possa organizzare una combustione continua del propellente per tutta la lunghezza della canna. In questo modo l'accelerazione avviene lungo la lunghezza della canna in modo più dolce. Poiché i gas in espansione dal propellente in un involucro di shell si espandono e la pressione dei gas in espansione diminuisce lungo il percorso, significa che la forza primaria o il carico di accelerazione non è all'inizio del movimento del proiettile.

Hai ancora un'enorme accelerazione. Supponiamo che la canna sia lunga $ 100 $ m e che il proiettile abbia una velocità orbitale ($ \ simeq 10 ^ 4 m / s ^ 2 $) all'estremità della canna. Quindi usando l'equazione elementare $ 2ad = v_f ^ 2 - v_i ^ 2 $ l'accelerazione è quindi $$ a = \ frac {v ^ 2} {2d} = \ frac {10 ^ 8 m ^ 2 / s ^ 2} {200 m} = 5,0 \ times 10 ^ 5 m / s ^ 2. $$ Questa è l'accelerazione media, che se si progetta correttamente l'accensione del propellente potrebbe essere l'accelerazione effettiva che è quasi costante. Questo è considerevole.

C'è un ulteriore problema. Il proiettile che lascia la pistola sarà rallentato dalla grande onda d'urto che produce nell'atmosfera. Quindi dovresti sparare con un'accelerazione maggiore per tenere conto di questa perdita.

Un altro fattore sgradevole: qual è la velocità di espansione del propellente. Prendi l'approccio di Jules Verne e la tua astronave è molto corta, indipendentemente dalla quantità di polvere che metti nella pistola perché la velocità di espansione è troppo bassa. La tua imbarcazione non supererà mai la velocità di espansione del propellente.

Nota, tuttavia, che non devi usare esplosivi (o miscele di gas combustibili - i migliori progetti di cannoni spaziali chimici che ho visto usavano gas, non c'era boom) per costruire un cannone spaziale. Considera i cannoni a rotaia su cui sta lavorando la marina: velocità di tipo supergun, niente nel lanciatore fa boom. Tuttavia, hai ancora bisogno di dispositivi elettronici resistenti alle armi.

Per un lanciatore fixed puoi utilizzare un motore lineare anziché un cannone.

Un altro grattacapo da tenere a mente: la mira semplicistica di un cannone spaziale taglia attraverso lot più atmosfera dei 14,7 psi che attraverserai se andrai dritto. Questo suggerisce un altro approccio: rendi il tuo angolo di lancio il più ripido possibile, oltre 80 gradi sarebbe l'ideale se potessi costruire la velocità verticale necessaria. Cosa ho sentito dalla galleria di arachidi sulla necessità di velocità orbitale ?? Se la tua velocità verticale è abbastanza alta, puoi farla franca con una velocità orizzontale molto bassa. Vai quasi dritto a 18.000 mph e cadrai indietro. Vai quasi dritto a circa 24.500 mph ed è un'altra questione: l'obiettivo è uscire il più lontano possibile compatibilmente con il fatto che la tua orbita non venga influenzata dal sole. Hai solo bisogno di una velocità orizzontale sufficiente per percorrere 4000 miglia durante questo salto (e puoi impiegare giorni sul luppolo, non è affatto velocità), tornare indietro semplicemente sfiorando l'atmosfera e poi fare una manovra di aerocapture. Avrai ancora bisogno di una masterizzazione di circolarizzazione alla fine, ma hai riscontrato molta meno resistenza rispetto a se fossi andato direttamente in orbita.

Ora, se sei su un corpo senza atmosfera, il motore lineare brilla davvero.Hai ancora bisogno di circolarizzare ma non stai combattendo il mega-drag, né devi preoccuparti di cose come l'onda d'urto del tuo velivolo che distrugge il sistema di lancio.Un angolo di espulsione pari a zero va bene, quindi non c'è limite di lunghezza per il booster.Non è più necessaria un'elettronica resistente alle armi, un tale sistema è utilizzabile anche per il trasporto con equipaggio.(Avvolgi la tua traccia boost intorno alla luna e la tua velocità con equipaggio è limitata solo dalla forza centripeta mentre percorri la pista. Se non ho sbagliato i calcoli è sufficiente per fornire qualsiasi cosa, dalla fuga solare all'impatto solare.)

L'inserimento orbitale è abbastanza difficile con navi in ​​cui gli stadi iniziali possono essere diretti in direzioni favorevoli all'orbita finale.

Questo progetto richiede una direzione di lancio fissa, che sarebbe un terribile spreco di carburante a bordo per tutti tranne quei satelliti le cui orbite coincidono con la traiettoria del cannone.

Anche questo può essere superato con il carburante. Il vero problema sono le dimensioni e la scala. Il progetto proposto ha lo scopo di lanciare satelliti leggeri di volume relativamente piccolo - massimo 1 metro di diametro compreso qualsiasi involucro o guscio necessario per il lancio.

I satelliti odierni sono spesso molto più grandi delle auto e degli autobus in circolazione: hanno un diametro di oltre 2 metri e pesano molto di più di quanto questa piccola pistola possa sopportare.

Potresti, in teoria, rendere la pistola più grande e più lunga, ma oltre ai costi di costruzione e di carburante esponenzialmente maggiori, scopri che l'energia richiesta per il lancio aumenta in modo esponenziale.

A prima vista questo non dovrebbe essere un problema, poiché lo stesso problema esiste per i nostri lanci attuali, tuttavia questo design ha un particolare inconveniente: il veicolo deve andare molto più veloce all'inizio dello scatto che alla fine, poiché consumerà energia significativa viaggiando attraverso l'atmosfera densa degli strati inferiori dell'atmosfera.

La nostra attuale tecnologia missilistica può iniziare in modo relativamente lento, consumare meno carburante e aumentare man mano che diventano più veloci e iniziano a passare attraverso un'atmosfera più rarefatta.

Ciò significa che l'aumento esponenziale dell'energia richiesta influisce su entrambi, ma la pistola richiede un aumento esponenziale ancora maggiore perché inizia così velocemente.

Diciamo che hai una pistola del genere.Il prossimo passo logico sarà installare sul satellite un cannone più piccolo che spara indietro diversi piccoli proiettili e quindi accelera il satellite, davvero?Se questa piccola pistola di bordo usasse davvero tanti piccoli proiettili (dimensioni della molecola), allora stai ricevendo solo un razzo tradizionale.Apparentemente non fa molta differenza in termini di energia richiesta se lanci un razzo da una piattaforma tradizionale o lo spari, ma le difficoltà ingegneristiche per quest'ultima tecnologia sono enormi.