موضوع مقاله: تفنگ فضایی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # تفنگ فضایی | مقدمه: تفنگ فضایی ، که گاهی به آن تفنگ وِرن نیز گفته می‌شود، یک روش نظری برای پرتاب یک جسم به فضا با استفاده از یک ساختار بزرگ شبیه به تفنگ یا توپ است؛ بنابراین، تفنگ‌های فضایی می‌توانند به‌طور بالقوه روشی برای پرتاب فضایی غیرموشکی فراهم کنند. | ## بخش 1: تفنگ فضایی | این گمانه‌زنی وجود دارد که تفنگ‌های فضایی می‌توانند ماهواره‌ها را در مدار زمین قرار دهند (اگرچه برای رسیدن به یک مدار پایدار، پیشرانش ماهواره پس از پرتاب ضروری خواهد بود) و همچنین می‌توانند فضاپیماها را با عبور از سرعت گریز زمین که حدود است، به فراتر از کشش گرانشی زمین و به سایر بخش‌های منظومه شمسی پرتاب کنند. با این حال، این سرعت‌ها برای اکثر سیستم‌های پیشرانش عملی بیش از حد در محدوده ابرصوتی (Hypersonic) قرار دارند و همچنین باعث می‌شوند بیشتر اجسام به دلیل گرمایش آیرودینامیکی بسوزند یا توسط نیروی پسار از هم بپاشند؛ بنابراین، یک کاربرد محتمل‌تر در آینده برای تفنگ‌های فضایی، پرتاب اجسام به مدار پایینی زمین (Low Earth orbit) خواهد بود، که در آن نقطه می‌توان موشک‌های متصل به آن‌ها را روشن کرد یا اجسام توسط ماهواره‌های مداری قابل مانور «جمع‌آوری» شوند. در پروژه هارپ (Project HARP)، یک پروژه دفاعی مشترک بین ایالات متحده و کانادا در دهه ۱۹۶۰، یک تفنگ با طول ۱۰۰ کالیبر متعلق به نیروی دریایی ایالات متحده برای شلیک یک پرتابه با سرعت استفاده شد که به اوج رسید و در نتیجه یک پرواز زیرمداری انجام داد. با این حال، یک تفنگ فضایی هرگز با موفقیت برای پرتاب یک جسم به مدار یا خارج از کشش گرانشی زمین استفاده نشده است. مسائل فنی نیروی جی بالایی که احتمالاً توسط یک پرتابه بالستیک پرتاب‌شده به این روش تجربه می‌شود، به این معناست که یک تفنگ فضایی قادر به پرتاب ایمن انسان یا ابزارهای ظریف نخواهد بود و در عوض به بار، سوخت یا ماهواره‌های مقاوم‌سازی‌شده محدود می‌شود. رسیدن به مدار یک تفنگ فضایی به خودی خود قادر به قرار دادن اجسام در یک مدار پایدار به دور جرمی (سیاره یا غیره) که از آن پرتاب شده‌اند، نیست. مسیر حرکت یک مدار سهموی، یک مدار هذلولی یا بخشی از یک مدار بیضوی است که در نقطه پرتاب یا نقطه‌ای دیگر به سطح سیاره ختم می‌شود. این بدان معناست که یک محموله بالستیک اصلاح‌نشده، همیشه در اولین گردش خود به سیاره برخورد خواهد کرد، مگر اینکه سرعت آن به اندازه‌ای بالا باشد که به سرعت گریز برسد یا از آن فراتر رود. در نتیجه، تمام محموله‌هایی که برای رسیدن به یک مدار بسته در نظر گرفته شده‌اند، حداقل نیاز به انجام نوعی اصلاح مسیر دارند تا مدار دیگری ایجاد کنند که با سطح سیاره تلاقی نداشته باشد. اندازه چنین اصلاحی ممکن است کوچک باشد؛ به عنوان مثال، طرح مرجع StarTram نسل ۱ شامل مجموعاً احتراق موشک برای بالا بردن حضیض به خوبی بالای جو هنگام ورود به یک مدار پایینی زمین با سرعت است. | ## بخش 2: تفنگ فضایی | در یک سیستم سه جسمی (مسئله سه جسم در سیستم‌های گرانشی) یا بزرگ‌تر، یک مسیر کمک گرانشی ممکن است در دسترس باشد، به طوری که یک پرتابه با سرعت گریز که به دقت هدف‌گیری شده، مسیرش توسط میدان‌های گرانشی اجرام دیگر در سیستم تغییر کند و در نهایت با استفاده تنها از دلتا-وی پرتاب، به مدار سیاره اولیه بازگردد. آیزاک نیوتون در آزمایش فکری خود با قرار دادن توپ خیالی‌اش بر بالای یک کوه بسیار بلند و فرض مقاومت هوای ناچیز، از این ایراد جلوگیری کرد. اگر پرتابه در یک مدار پایدار قرار گیرد، به دور سیاره خواهد چرخید و پس از یک گردش به ارتفاع پرتاب بازمی‌گردد. شتاب برای یک تفنگ فضایی با لوله تفنگ به طول (l) و سرعت مورد نیاز (Ve)، شتاب (a) از فرمول زیر به دست می‌آید: به عنوان مثال، با یک تفنگ فضایی با «لوله تفنگ» عمودی که از پوسته زمین و تروپوسفر عبور می‌کند و مجموعاً طولی حدود (l) دارد و سرعتی (Ve) کافی برای فرار از گرانش زمین (سرعت گریز که روی زمین حدود است)، شتاب (a) به‌طور نظری بیش از خواهد بود که بیش از ۱۰۰ نیروی جی (g) است. این مقدار حدود ۳ برابر تحمل انسان در برابر نیروی جی است که حداکثر بین ۲۰ تا ۳۵ جی در طول تقریباً ۱۰ ثانیه‌ای که چنین شلیکی طول می‌کشد، می‌باشد. توپ V3 (۱۹۴۴–۴۵) برنامه توپ وی-۳ آلمان در طول جنگ جهانی دوم، تلاشی برای ساختن چیزی نزدیک به یک تفنگ فضایی بود. این توپ که در منطقه پا-دو-کاله در فرانسه مستقر بود، برنامه‌ریزی شده بود که ویرانگرتر از دیگر سلاح‌های انتقامی نازی باشد. این تأسیسات در ژوئیه ۱۹۴۴ توسط بمباران نیروی هوایی سلطنتی با استفاده از بمب‌های تالبوی بمب سنگرشکن نابود شد. پروژه تحقیقاتی ارتفاع بسیار بالا (۱۹۸۵–۱۹۹۵) برنامه دفاع موشکی بالستیک ایالات متحده در دهه ۱۹۸۰، حامی پروژه تحقیقاتی ارتفاع بسیار بالا (SHARP) بود. این پروژه که در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور توسعه یافت، یک تفنگ گازی سبک است و برای شلیک آزمایشی اجسام با سرعت ماخ ۹ استفاده شده است. | ## بخش 3: تفنگ فضایی | پروژه بابل (۱۹۸۸–۱۹۹۰) برجسته‌ترین تلاش اخیر برای ساخت یک تفنگ فضایی، پروژه بابل مهندس توپخانه، جرالد بول، بود که در رسانه‌ها به عنوان «ابرتوپ عراقی» (Iraqi supergun) نیز شناخته می‌شد. در طول پروژه بابل، بول از تجربیات خود در پروژه هارپ برای ساخت یک توپ عظیم برای صدام حسین، رهبر عراق بعثی، استفاده کرد. تا سپتامبر ۲۰۱۲، شرکت Quicklaunch در تلاش بود تا ۵۰۰ میلیون دلار سرمایه جمع‌آوری کند تا تفنگی بسازد که بتواند یک انبار پیشران را سوخت‌گیری کند یا مواد فله‌ای را به فضا بفرستد. پیشنهادهای دیگر از تکنیک‌های الکترومغناطیسی برای شتاب دادن به محموله استفاده می‌کنند، مانند کویل‌گان‌ها و ریل‌گان‌ها. شاید مشهورترین تصویرسازی‌ها از یک تفنگ فضایی در رمان ۱۸۶۵ ژول ورن به نام از زمین به ماه و رمان ۱۸۶۹ او دور ماه ظاهر شده باشد (که به‌طور آزاد در فیلم ۱۹۰۲ سفر به ماه اقتباس شد)، که در آن فضانوردان با سفینه‌ای که از یک توپ پرتاب می‌شود، به ماه پرواز می‌کنند. در یکی از اولین رمان‌های علمی-تخیلی لهستانی، در کره نقره‌ای اثر آندژی ژووافسکی که در سال ۱۹۰۳ منتشر شد، فضانوردان با استفاده از یک تفنگ فضایی به ماه پرتاب می‌شوند. این وسیله تا سال ۱۹۶۷ در فیلم‌هایی مانند موشک ژول ورن به ماه نیز به نمایش درآمد. بازی ویدیویی ۱۹۹۲ امپراتوری فولاد، که یک بازی شوتم آپ با زیبایی‌شناسی استیم‌پانک است، در مرحله هفتم خود یک تفنگ فضایی را به نمایش می‌گذارد که توسط شخصیت شرور اصلی، ژنرال استایرون، برای پرتاب خود به ماه استفاده می‌شود. بازی ویدیویی ۲۰۱۵ سوما یک تفنگ فضایی را نشان می‌دهد که برای پرتاب ماهواره‌ها به کار می‌رود. ترور جرالد بول و توپ پروژه بابل، نقطه شروع رمان ۱۹۹۴ فردریک فورسایت به نام مشت خدا نیز بودند. | ## جمع‌بندی | در رمان کوتاه ۲۰۰۱ و رمان ۲۰۱۵ لری باند به نام Lash-Up، چین از یک تفنگ فضایی برای نابود کردن ماهواره‌های جی‌پی‌اس آمریکایی استفاده می‌کند.