Сокращения: NASA (National Aeronautics and Space Administration) — космическое агентство США; SSI (Space Studies Institute) — Институт космических исследований; MIT (Massachusetts Institute of Technology) — Массачусетский технологический институт; NTRS (NASA Technical Reports Server) — архив технических отчётов NASA.
Что это такое
Электромагнитная катапульта (по-английски mass driver, «метатель массы») — это длинная прямая дорожка с электромагнитами. По ней едет маленькая тележка-«ковш» с грузом. Магниты включаются по очереди и тянут ковш всё быстрее. В конце ковш тормозит, а груз летит дальше сам. Ковш возвращается за новым грузом (NASA SP-428, SSI).
🌑🪣📦🚀
Почему именно Луна
Слабее тяготение. Чтобы улететь с Луны насовсем, нужно около 2,38 км/с. С Земли — около 11,19 км/с, почти в пять раз больше (NASA, NASA, Britannica).
Нет воздуха. На Земле воздух тормозит быстрый предмет (это сопротивление воздуха) и сильно его нагревает. На Луне воздуха нет, поэтому груз можно разогнать прямо у поверхности (Britannica, NASA Glenn).
Энергия — электричество. Катапульте не нужно топливо для каждого броска: она работает от солнечной или другой электростанции (NASA NTRS 1993, SSI).
Немного истории
Джерард О’Нил — физик из Принстонского университета — в 1970-х предлагал строить большие поселения в космосе из лунных материалов (Britannica, Space.com).
Лето 1975 года. NASA (исследовательский центр Эймса) и Стэнфордский университет провели 10-недельное исследование. Итог — отчёт NASA SP-413 «Space Settlements: A Design Study». В нём лунная катапульта отправляет лунный грунт в космос (NASA NTRS, NASA SP-413).
1976–1977. В MIT добровольцы под руководством Генри Колма и О’Нила собрали первую рабочую модель с дорожкой около 2 метров. Её показали на конференции в Принстоне в 1977 году (SSI 1977, AIAA, NASA SP-428).
Дальше. SSI (основан О’Нилом) поддерживал следующие модели — Mass Driver II и III (SSI, Space.com). Идею изучают и позже, например в отчёте NASA 1993 года о запуске лунного кислорода (NASA NTRS 1993, Space.com).
Слова, которые стоит знать
Вторая космическая (скорость убегания) — скорость, с которой предмет улетает от планеты или Луны навсегда, без двигателя.
Линейный электродвигатель / койлган — «развёрнутый в линию» мотор: катушки-магниты стоят вдоль дорожки и по очереди тянут тележку вперёд.
Перегрузка (g) — во сколько раз ускорение больше обычного земного тяготения (около 9,8 м/с² — это 1 g).
Почему не на Земле: на такой скорости в плотном воздухе груз сильно тормозит и раскаляется.
Посчитаем (пример для иллюстрации)
Если разгонять равномерно, длина дорожки L = v² / (2a).
В проекте 1975 года ускорение было около 288 м/с² (≈ 29 g) на дорожке 10 км (NASA SP-413, SSI). Проверим: L = 2400² / (2 × 288) = 5 760 000 / 576 = 10 000 м = 10 км. Сходится: 2,4 км/с — чуть больше нужных 2,38.
Если разгонять мягче, с 3 g (≈ 29,4 м/с²): L = 5 760 000 / 58,8 ≈ 98 км. Чем мягче разгон, тем длиннее дорожка.
Это упрощённый расчёт для понимания, не инженерный проект.
Acronyms: NASA (National Aeronautics and Space Administration), the US space agency; SSI (Space Studies Institute); MIT (Massachusetts Institute of Technology); NTRS (NASA Technical Reports Server), NASA’s archive of technical reports.
What it is
A mass driver is a long, straight track lined with electromagnets. A small cart, called a “bucket”, rides along it carrying cargo. The magnets switch on one after another and pull the bucket faster and faster. At the end the bucket slows down, and the cargo keeps flying on its own. The bucket goes back for the next load (NASA SP-428, SSI).
🌑🪣📦🚀
Why the Moon
Weaker gravity. To leave the Moon for good you need about 2.38 km/s. From Earth it is about 11.19 km/s, almost five times more (NASA, NASA, Britannica).
No air. On Earth, air slows a fast object down (that is drag) and heats it strongly. The Moon has no air, so cargo can be sped up right at the surface (Britannica, NASA Glenn).
Runs on electricity. A mass driver burns no fuel per throw; it runs on a solar or other power plant (NASA NTRS 1993, SSI).
A little history
Gerard K. O’Neill, a Princeton University physicist, argued in the 1970s for building large space settlements from lunar materials (Britannica, Space.com).
Summer 1975. NASA’s Ames Research Center and Stanford University ran a 10-week study. The result was NASA SP-413, “Space Settlements: A Design Study”, where a lunar mass driver sends Moon soil into space (NASA NTRS, NASA SP-413).
1976–1977. At MIT, volunteers guided by Henry Kolm and O’Neill built the first working model, with a track about 2 metres long. It was shown at the 1977 Princeton conference (SSI 1977, AIAA, NASA SP-428).
After that. SSI, founded by O’Neill, backed later models, Mass Driver II and III (SSI, Space.com). The idea keeps being studied, for example in a 1993 NASA paper on launching lunar oxygen (NASA NTRS 1993, Space.com).
Words worth knowing
Escape velocity: the speed at which an object leaves a planet or moon for good, with no engine.
Linear electric motor / coilgun: a motor “unrolled” into a line: magnet coils along the track take turns pulling the cart forward.
g-force (g): how many times stronger an acceleration is than normal Earth gravity (about 9.8 m/s², which is 1 g).
Why not on Earth: at that speed in thick air, cargo slows down hard and gets very hot.
Let’s do the math (illustrative example)
With steady acceleration, track length L = v² / (2a).
The 1975 design used about 288 m/s² (≈ 29 g) over a 10 km track (NASA SP-413, SSI). Check: L = 2400² / (2 × 288) = 5,760,000 / 576 = 10,000 m = 10 km. It adds up: 2.4 km/s is just above the 2.38 needed.
With a gentler 3 g (≈ 29.4 m/s²): L = 5,760,000 / 58.8 ≈ 98 km. The gentler the push, the longer the track.
A simplified calculation for understanding, not an engineering design.