进入蒸汽蒸汽的空间
地球的第一颗人造卫星，在苏联十月4进入1957轨道，仅重83,6千克。 是他开启了人类的太空时代。 与此同时，两个大国苏联和美国之间的太空竞赛开始了。 不到一个月之后，苏联再次发射了第二颗重达508 kg的卫星，并携带了Laika狗。 通过在1月1958上发射Explorer-31卫星，美国只能在明年接听1的电话。 此外，它的质量比第一颗苏联卫星 - 8,3公斤小十倍......当然，美国工程师可以想象将一颗较重的卫星撤回轨道，但仅仅考虑到运载火箭应该携带多少燃料， 。 美国最受欢迎的期刊之一写道：“为了将卫星送入近地轨道，火箭的质量必须超过有效载荷的质量数千倍。 但科学家认为，技术的发展将使他们能够将这一比例降低到一百。“ 但即使这样一个数字暗示，发射足够大的卫星也需要燃烧大量昂贵的燃料。
为了降低第一阶段的成本，提出了多种选择：从建造可重复使用的航天器到完全出色的构想。 其中之一是Babcock＆Wilcox（B＆W）高级开发负责人Arthur Graham的想法，该公司自1867年以来一直在生产蒸汽锅炉。 格雷厄姆与另一位黑白科学家查尔斯·史密斯（Charles Smith）一起，试图弄清楚是否可以使用...蒸汽将飞船送入轨道。
蒸汽和氢气
格雷厄姆当时致力于开发超临界高温锅炉，其工作温度高于3740С，压力高于220 atm。 （在这一临界点之上，水不再是液体或气体，而是所谓的超临界流体，结合两者的特性）。 可以使用蒸汽作为“推动器”来减少运载火箭第一阶段的燃油量吗？ 第一次估计并不太乐观。 事实是，任何气体的膨胀率都受到这种气体中声速的限制。 在5500С的温度下，对于720С - 11000 m / s和860С - 16500 m / s，水蒸汽中声音传播的速度约为1030 m / s。 这些速度可能看起来很高，但是人们不应该忘记，即使是第一个宇宙速度（发射卫星进入轨道所必需的）也是7,9 km / s。 因此，仍然需要一个足够大的运载火箭。
但是，格雷厄姆和史密斯找到了另一种方法。 他们并不仅限于渡轮。 1961年1964月，在B＆W管理层的指示下，他们编写了一份秘密文件，题为“用于航天器发射的蒸汽氢助推器”，并引起了NASA的注意。 （但是，保密并没有持续很长时间，直到3131597年，格雷厄姆和史密斯才获得了美国专利120：“发射火箭的方法和装置”的专利）。 在文档中，开发人员描述了一种系统，该系统能够将重达2,5吨的航天器加速至近100 km / s的速度，而根据计算，加速度不超过XNUMXg。 使用火箭助推器将进一步加速至第一空间速度。
由于蒸汽无法将太空弹丸加速到这种速度，因此B＆W工程师决定采用两阶段方案。 在第一阶段，蒸汽压缩并因此加热了氢气，其中的声速要高得多（在5500C-2150 m / s，在11000C-2760 m / s，在16500C-超过3 km / s）。 应该是氢直接加速了航天器。 另外，使用氢气时的摩擦成本大大降低。
超级枪
运载火箭本身应该是一个宏伟的结构 - 一个巨大的超级枪，相当于没有人曾经建造过的。 树干直径7 m的高度为3 km（！），必须垂直位于适当大小的山中。 为了进入巨型大炮的“后膛”，在山脚下建造了隧道。 还有一家用天然气生产氢气的工厂和一台巨型蒸汽发生器。
从那里，通过管道将蒸汽撞击电池 - 的钢球100米直径，位于半公里和筒基座刚性地“安装”在岩体以提供壁的必要的强度：蒸汽在蓄压器具有一温度和约5500S更500大气压的压力。
蒸汽蓄能器连接到位于其上方的氢气罐，一个直径为25 m，长度约为400 m且圆形底座的圆筒，使用管道系统和70高速阀，每个阀的直径约为1 m。 反过来，带有70稍大阀门系统（直径为1,2 m）的氢气瓶连接到桶的底部。 它以这种方式起作用：蒸汽从电池泵入气缸，由于其较大的密度，占据其下部，将上部的氢气压缩至320 atm。 并将其升温到17000C。
航天器安装在一个特殊的平台上，在桶内加速时用作托盘。 它同时使设备居中并减少了加速氢的突破（这就是现代子口径壳体的排列方式）。 为了降低加速阻力，将空气从枪管中抽出，并用特殊隔膜密封枪口。
B＆W估计建造这门大炮的成本约为270亿美元，但随后这门大炮可以每四天“开火”，土星火箭第一阶段的成本从5万美元降低到可观的100万美元。 同时，将1公斤有效载荷送入轨道的成本从2500美元降至400美元。
为了证明系统的效率，开发人员建议在其中一个废弃的矿山中建立1：10规模的比例模型。 美国国家航空航天局犹豫不决：由于投入了大量资金用于开发传统导弹，该机构无法承担在竞争技术上花费270万美元，并且结果未知。 此外，100g中的过载虽然持续了两秒，但显然无法在载人航天计划中使用超级枪。
儒勒凡尔纳的梦想
格雷厄姆和史密斯不是第一个也不是最后一个工程师，他们的想象力捕获了使用枪发射航天器的概念。 在1960开始时，加拿大杰拉尔德·布尔领导了HARP（高海拔研究项目）项目的开发，将高空大气探测器发射到海拔近100 km。 在利弗莫尔国家实验室。 劳伦斯加州1995年作为项目SHARP（超级高海拔研究项目）两级枪约翰·亨特的领导下，在氢气压缩以甲烷燃烧执行下开发的一部分，和五公斤的弹丸加速到3公里/秒。 还有许多铁路枪项目 - 用于发射航天器的电磁加速器。
但是所有这些项目在B＆W超级大炮之前都消失了。 “发生了可怕的，闻所未闻的，令人难以置信的爆炸！ 它的力量无法传递-它会掩盖最震耳欲聋的雷声，甚至火山爆发的轰鸣声。 一堆巨大的火从大地上冒出来，好像是从火山的火山口里冒出来一样。 大地震动了，几乎没有一个观众在那一刻就看到弹丸在烟雾和火的旋风中胜利地冲破了空中……”-朱尔斯·凡尔纳（Jules Verne）在他的著名小说中描述了巨型哥伦比亚号的镜头。
格雷姆 - 史密斯枪应该会给人留下更深刻的印象。 根据计算，每次发射都需要大约100吨的氢气，这些氢气在射弹之后被排放到大气中。 它与17000C炽热，与空气中的氧气接触，点燃，将山体变成巨大的火炬，火柱向上延伸数公里。 当燃烧这样一定量的氢时，会形成900水，它会以蒸汽的形式消散并从雨中掉落（在附近，可能是沸腾的）。 然而，这场奇观并没有就此结束。 燃烧氢气后，25 000和过热蒸汽形成一个巨大的间歇泉，向上喷射。 Par也部分消散，部分冷凝并以大量降水的形式下降（一般来说，干旱并未威胁到附近地区）。 当然，所有这些都必须伴随着诸如龙卷风，雷暴和闪电等现象。
朱尔斯凡尔纳肯定会喜欢这样。 然而，这个计划仍然太精彩了，所以，尽管有各种特殊效果，NASA更喜欢更传统的太空发射方式 - 火箭。 遗憾的是：更多的蒸汽朋克方法很难想象。
信息