Possibili casi d'uso di SpinLaunch

Perdonatemi ma resto scettico: l’elevato costo delle infrastrutture, rischi ignoti in caso di incidente e non ultimo elevatissime accelerazioni al lancio possono giusto servire, come dice @indaco per applicazioni di lancio di carichi minerari in ambienti tipo lunare (bassa gravità e zero atmosfera).

Sono davvero pochi i carichi utili (scientifici e non) che potrebbero sopravvivere ai 550g indicati da Manley.

Per il resto lo vedo poco utile anche in campo militare dove alle infrastrutture fisse (ritenute intrinsecamente vulnerabili) si preferiscono quelle mobili per ovvi motivi.

Visto che sono stati tirati in ballo i cannoni, quelli famosi (ovvero i tedeschi prodotti dalla Krupp) come il Paris-Geschütz della I Guerra Mondiale, scagliava proiettili a 130 km di distanza con una quota massima di 42,3 km .
Durante la II Guerra Mondiale sempre la Krupp realizzò due mostruosi cannoni ferroviari 28 cm K5 E (Leopold e Robert) i quali potevano scagliare proiettili a razzo da 250 kg alla sbalorditiva distanza di 150 km dal sito di sparo, con un’altitudine massima intorno ai 50 km.

Durante la Guerra Fredda i controversi progetti di Gerald Bull, come lo HARP, hanno raggiunto altitudini ragguardevoli (fino a 180 km):

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Recentemente sulla ISS, complice l’aumento del numero di astronauti a bordo, stiamo vivendo una notevole scarsità di risorse primarie, come indumenti, biancheria e anche acqua, ossigeno e azoto, con notevole riduzione dell’hardware scientifico che possiamo lanciare per fare esperimenti, perché ovviamente le risorse primarie prendono la priorità.

In linea teorica, credo che un paio di mutande ben piegate non avrebbero problemi a 550g. Se davvero il sistema funzionasse, arrivasse a velocità orbitali e potesse lanciare un sistema in grado di fare rendez-vous and berthing (tanti grossi “se”!), potrebbe essere un buon modo per rifornire la LEO di consumabili.

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Per questo tipo di articoli l’accelerazione potrebbe anche non essere un problema (ma bisognerebbe fare dei test in merito perché dati a quel livello di g non credo esistano), però ammesso e non concesso (come diceva il grande Principe de Curtis in arte Totò) che il proiettile arrivi in orbita resta poi il problema (non irrisorio) del rendez-vous e docking con la ISS.

Dunque carburante per effettuare le manovre e sistemi la cui avionica (di nuovo) dovrebbe sopravvivere a 550g (sic!), il che ovviamente andrebbe a scapito del carico utile già di suo risicato.

Ovviamente si potrebbe prevedere un sistema tipo OTV (Orbital Transfer Vehicle) che potrebbe recuperare il proiettile “inerte” in LEO e portarlo a bordo della ISS, ma in questo caso tutta la faccenda diventerebbe antieconomica per la sola presenza di un nuovo veicolo da lanciare, mantenere e rifornire (il succitato OTV appunto).

Comunque per il risolvere definitivamente il problema degli approvvigionamenti sulla ISS basta attendere l’entrata in servizio di Starship che, con il suo payload di 150 tonnellate in LEO, hai voglia a portare biancheria pulita per gli astronauti…

(Copyright immagine HazeGrayArt):

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Se i costi fossero veramente bassi materiali grezzi e consumabili a volonta’ potrebbero comunque abilitare una manifattura nello spazio potenzialmente molto interessante.

Peccato che non possono essere bassi. C’e’ un secondo stadio a razzo che deve essere tosto per resistere nella centrifuga, e poi avere un delta V e prestazioni paragonabili a un secondo stadio “normale” che pero’ non subisce questi stress. Anche il riutilizzo sarebbe piu’ complicato del gia’ difficilissimo riutilizzo di un secondo stadio normale.

E’ ben difficile che quanto sopra sia competitivo con un booster riutilizzabile tipo F9 di seconda generazione che possa veramente volare con la frequenza di un aereo di linea, verosimilmente fattibile.

Questi scrivono che il propellente e’ un fattore di costo importante ma non e’ vero, almeno EM dice tutt’altro e basta fare i conti. Anche perche’ il grosso e’ ossigeno che Madre Terra fornisce gratuitamente basta liquefarlo.

In sintesi: il successo dei booster riutilizzabili ammazza questo progetto, a meno che non riescano a fare del tutto a meno di un razzo sul secondo stadio. Cosa che forse si puo’ fare sulla Luna.

Quindi a mio parere e’ un progetto molto interessante ma come ricerca e sviluppo, non penso diventera’ mai la soluzione piu’ economica per lanciare materiali robusti. Ovviamente mai dire mai.

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Tutte questioni interessanti quelle poste negli interventi precedenti, alcune anche con risposte nel video di Manley che ho postato.
Tuttavia, sarò forse un po’ troppo pratico io, ragiono a partire dai soldi. Ci sono enti che hanno infilato più di 100M nel progetto e tra questi gente che si occupa di far volare le cose. Penso che abbiano tutti avuto sul tavolo qualche moltiplicazione e due schemini.
Poi ci sta che sia ambito di ricerca e ci siano dei rischi, ma non penso sia un gruppo di buontemponi senza senso pratico come mi sembra di intuire da alcuni interventi.

E’ una tecnologia di base che merita di essere finanziata, eccome.

Rielaboriamo ancora: se porti una di queste sulla Luna, dove non serve neanche la carenatura (e probabilmente basta una moon starship per portarcela), poi puoi sparare nello spazio cislunare migliaia di tonnellate di materiale ISRU a costi irrisori e a ciclo quasi continuo alimentandolo con pannelli durante il giorno lunare. La velocita’ di fuga della Luna e’ 2.38 m/s, molto simile alle prestazioni a cui puntano. Le implicazioni sono dirompenti. Questa applicazione del frombolone non e’ certo per domani mattina, ma potrebbe essere per dopodomani. La ricerca di base si fa in largo anticipo.

Ci sara’ un motivo perche’ Scott Manley e molti altri osservarori a proposito di questo progetto continuano a ripetere la parola “Luna”.

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momento: le energie in gioco sono comunque enormi, l’accelerazione richiede ore con potenze di MW, tra renderlo possibile e farlo passerebbe comunque qualche decina di anni solo per l’infrastruttura necessaria a farlo funzionare sulla luna

Ma neanche tanto, non e’ un mass driver elettrico, i requisiti sono meno di quello che si possa pensare.

Il bello di questa soluzione e’ che e’ un accumulatore di energia. Non bisogna ragionare tanto in watt quanto in joule o kilowattora.

Il calcolo non e’ difficile, assumendo perdite zero, 1 kg a velocita’ di fuga lunare, se non ho sbagliato i conti, possiede un’energia cinetica di circa 0.78 kwh.

Questo significa che con un pannello solare di un solo kw, ben orientato, puoi sparare fuori dall’orbita lunare piu’ di 1kg all’ora. Almeno in teoria. Con un semplice motore elettrico meccanico che e’ molto efficiente, non ci sono molte perdite e attriti.

Un pannello solare da 1kw e’ una cosa piccola e leggera. Soprattutto perche’ non ci sono intemperie e a gravita’ ridotta la struttura puo’ essere all’osso. Non serve un inseguitore o concentratore, basta sovradimensionarlo un po’.

1kg all’ora per l’intero giorno lunare, quando c’e’ il sole, e’ tanta massa.

Ovvio serve la capacita’ di portare un po’ di roba sulla Luna, ma non poi cosi’ tanta.

Lasciamo che questi ragazzi risolvano il problema di ribilanciare il rotore dopo che hanno sganciato il carico e se funziona e superano i 2 km/sec abbiamo in mano una tecnologia molto interessante in prospettiva.

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Per ribilanciare, non basterebbe che facciano un sistema simmetrico in cui a 180 gradi venga liberato, nello stesso istante, un inerte di massa uguale al razzo? Cioè invece di avere un solo tubo di uscita ne servono 2, uno che guarda in su e uno che guarda per terra… l’inerte andrebbe a schiantarsi in un corridoio creato ad hoc

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alla velocità di fuga dalla Luna mi risultano 1.4 kWh/kg di energia cinetica. Se si parla di oggetti sperimentali effettivamente ha senso.
Pensavo all’utilizzo minerario in cui il materiale scavato viene sparato nello spazio e probabilmente si parlerebbe di centinaia di kg/ora se non di più. Non mi intendo di minerali, ci sarà un punto di ragionevole pareggio tra fare tutto l’ambaradan e ricavarne un utile.
Se si accelera lentanente con qualche centinaia di kW di motore ce la si fa. Per bilanciare si può fare così ma sganciare 5 MJ/kg è una discreta bomba se si parla di carichi non sperimentali. Se la rampa fosse tangenziale alla luna in realtà sarebbe possibile lanciare da ambo i lati contemporaneamente, ma ci sarebbe da aumentare la velocità diversamente quello lanciato contro la rotazione della luna ricadrebbe

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Il ribilanciatore e’ stato citato ampiamente da Scott Manley ci stanno lavorando necessariamente per la versione terrestre.

Sulla potenza del motore, per me deve essere pari a quella dei pannelli, non serve nessun accumulo intermedio. Gli attriti sono bassi, puo’ accumulare velocita’ anche lentamente per ore prima di sganciare.

La prima versione lunare (o orbitale, se e’ solo per sperimentazione o chissa’ per nanosat) potrebbe essere molto piu’ piccola del prototipo terrestre.

Non ripeto il calcolo dell’energia, siamo diversi di 1/2 quindi suppongo che balli il fattore 1/2 nella formula dell’energia cinetica (1/2)mv^2, comunqe l’ordine di grandezza e’ quello e non e’ niente di che, ne’ per le sperimentazioni, ne’ per lanciare carichi effettivamente utili.

I mass driver elettrici fanno piu’ fantascienza ma richiedono potenze istantanee enormi che devono essere accumulate, quelle si…spesso proprio in un volano cinetico :smiley: Comunque per velocita’ relativamente basse e carichi robusti meccanico e’ molto meglio.

Sono cose vagheggiate da anni nei forum, sui libri, negli articoli… viviamo un’ epoca eccitante in cui qualcuno inizia a provare a realizzare qualcosa.

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Il fatto che sia stato finanziato non significa nulla
Oggi ci sono un sacco di soldi in giro e non sanno come usarli (Theranos docet 700M$ raccolti e al picco 800 dipendenti)

Sono super scettico

Secondo me è poco funzionale sul nostro pianeta, una soluzione perfetta sulla Luna e una via di mezzo fra le due su Marte. Però stavo pensando…
Tenetevi forte, proposta improbabile in arrivo. Questo sistema di lancio potrebbe funzionare anche in orbita? Non so quanto sarebbe difficile mantenere l’assetto della struttura. Mi immagino delle navi che viaggiano da un pianeta all’altro venendo sparate da catapulte spaziali usando poco carburante per aggiustare la rotta. Si potrebbe arrivare a creare una rete di trasporto interplanetaria basata quasi solo sul consumo di energia elettrica…

Secondo me diventa molto difficile. Il sistema deve essere bilanciato in maniera estremamente precisa sia nel primo che nel secondo ordine.
Cioè sia il baricentro del sistema rotante deve essere nel centro di rotazione sia le due masse devono essere uguali con piccolo margine, con proprio baricentro ad un pari raggio ed espulse con traiettorie opposte in istanti vicinissimi. Se la cosa deve essere monouso è poco rilevante ma se serve riutilizzarla lo è pena ritrovarsi con un affare dalla massa non piccola fuori assetto con energie potenzialmente elevate

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Oltretutto mi viene in mente che, in dipendenza dalle masse relative, senza un vincolo della parte statica-esterna questa tenderà a sua volta a ruotare intorno all’assieme braccio-payload. Un rotore anti coppia come sugli elicotteri non lo puoi usare in orbita, è un RCS in qualsiasi forma consuma energia.

Sì il funzionamento non sarebbe uguale a quello sulla terraferma ma è comunque possibile accelerare una ruota, ruoterà anche il motore ma può non essere un problema. L’energia che immetti nei corpi che lanci ce l’hai anche nella macchina dopo il lancio ed il limite maggiore può essere nella necessità di dissiparla prima di poter riutilizzare la macchina. Una parte la puoi dissipare termicamente con un freno tra “rotore” e " statore" ma non tutta.

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L’amico Scott Lowther così affronta il tema sul suo blog, personalmente la ritengo la parola definitiva sul tema (perlomeno nel lancio dalla Terra):

A few weeks ago SpinLaunch managed to spin up their demonstrator and lob a projectile into the sky. I did not give it a whole lot of thought; it just doesn’t impress me a whole lot. There are easier ways to accelerate a projectile to the speed of sound.

However, Thunderf00t did give the concept a lot of thought, and he’s anti-impressed. One detail that I’d noticed was that the projectile emerges from the “muzzle” of the launch tube crooked. One thing I didn’t do was closely examine the faint and blurry in-flight footage of the projectile. And I should have, because the projectile is tumbling. In retrospect this makes sense: while attached to the rotating arm, the projectile is rotating at about three revolutions per second. Once released, it will retain that angular momentum; since it’s not touching anything – it’s not riding rails, or sliding down a barrel, nor at its fins reacting against air since it’s in a vacuum – there is nothing to arrest that rotation. So it leaves the “barrel” tumbling. This would be disastrous. Even if the fins could stabilize the projectile in flight, a massive amount of launch energy would be wasted in the process, the trajectory would be virtually randomized, accelerations would be massive and all over the place.

In short, this thing seems to be a whole lot of nothing as far as being practical.

Fonte: http://up-ship.com/blog/?p=47865

A me sembrano tutte osservazioni che si potevano fare (e sicuramente sono state fatte) prima del test. Non direi che la traiettoria é virtualmente randomizzata, l’effetto della rotazione è calcolabile e verrá mitigato con l’aumento del diametro della centriguga. Inoltre dire “a massive amount of launch energy would be wasted in the process” senza farne una stima non mi sembra conclusivo.

più che altro, non mi ricordo bene coriolis e i suoi fratelli, ma la rotazione può essere gestita posizionando il punto di connessione al braccio rispetto al baricentro del razzo se non sto immaginando male la dinamica della separazione dal rotore. Finché è vincolato può anche essere in una posizione che esercita una coppia sul vincolo. Quando viene lanciato questa coppia può essere pari al momento angolare dato dalla rotazione sul rotore e sempre se non sto prendendo un granchio l’energia per contrastare il momento angolare la preleva ancora dal rotore al momento dello sgancio