¿Cuál es el objeto más rápido hecho por el hombre? Si mi memoria me sirve correctamente, en algún momento de los últimos años, una nave espacial había superado la velocidad de una de las sondas de viaje para convertirse en el objeto más rápido hecho por el hombre. Una búsqueda rápida en google pareció resolver el problema. Para verificar, busqué la siguiente cosa más rápida que pude pensar, un artilugio completamente diferente de un satélite. Los resultados fueron sorprendentes (más sobre esto más adelante).
Pero primero algunos corredores divertidos. ¿Cuáles son las cosas más rápidas hechas por el hombre que puedas imaginar? No, los fotones no cuentan.
Fácil entonces. Aceleradores de partículas, obviamente. Mientras tanto los EE. UU. Como la URSS comenzaron a construir máquinas más potentes, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es el acelerador de partículas más poderoso que se haya completado, acelerando los haces de protones a 6.5 TeV o 0.999999991 c, a solo 3 m / s de la velocidad de la luz. Curiosamente, esta no es la velocidad más rápida que han logrado los aceleradores de partículas. Ese honor va de nuevo a Europa y al Gran Colisionador de Electrónicos y Positrones que se aceleró, adivinó, electrones y positrones a un factor de Lorentz (γ) de 104.5 GeV, aunque el γ más alto que pude verificar de forma independiente fue ligeramente menor. Haga algunos cálculos y saldrá con 99.9999999988%, o 4mm / s de la velocidad de la luz. Se podría argumentar que los electrones no están hechos por el hombre, y casi con seguridad tendrías razón. Pero los positrones en el LEP son hechos por el hombre, en el sentido de que no existían antes del experimento y fueron creados intencionalmente por el hombre. Esto todavía no está a la altura de la naturaleza, pero es impresionante.
Pero eso es un poco engañoso, ¿no? Quiero decir, es fácil hacer que las partículas y los gases vayan rápido, pero ¿qué pasa con las cosas difíciles? Como los sólidos. Sólidos macroscópicos. Aquí es donde las cosas se ponen más interesantes.
¿Cuáles son los sólidos más rápidos hechos por el hombre que puedas imaginar? ¿Bala? ¿Avión? ¿Misil? Vamos a tomarlos uno por uno en orden.
El rifle M-16 estadounidense dispara un cartucho de OTAN de 5.56×45 mm a aproximadamente 3,150 pies / s. Un tanque de batalla principal de American Abrams puede disparar un tipo de disparos antitanque de alta velocidad llamado sabotaje de descarte (APFSDS, por sus siglas en inglés) con penetración de aleta perforante a una velocidad de entre 5,000 y 5,500 pies por segundo, según el modelo exacto. Pero queremos ir más rápido. Se ha revelado públicamente que los cañones modernos para disparar proyectiles a velocidades de mach 8 o aproximadamente 9,000 pies por segundo. Pero incluso ese no es el tipo de pistola más rápido que hay, oh no.
Las pistolas de gas ligero multi etapas de propósito especial funcionan de manera similar a una pistola de airsoft estándar. Excepto en lugar de un resorte, usan un pistón impulsado por explosivo, y en lugar de aire usan hidrógeno o helio. Las pistolas de gas ligero han alcanzado velocidades de proyectil de aproximadamente 51,800 fps o aproximadamente 35,300 mph. Suponiendo que utilice el término ‘arma’ de manera bastante estricta, estas son las armas más rápidas que existen. ¿Qué pasa si no usas el término estrictamente? Bueno, más sobre eso más tarde.
El SR-71 Blackbird es mi avión favorito de todos los tiempos, nacido a principios de los años 60, sigue siendo el avión de respiración con aire tripulado más rápido de la historia. Su velocidad máxima y la altitud de crucero aún se clasifican, pero los informes confiables indican que es la velocidad máxima en Mach 3.5 o 2664 mph. Podría continuar todo el día sobre esto, pero eso no es realmente de lo que trata este documento, así que, desgraciadamente, es hora de seguir adelante.
El avión tripulado más veloz ha vuelto a partir de la década de 1960, cuando los gastos de defensa de la Guerra Fría empujaban el dinero a todo tipo de proyectos locos. Esencialmente un cohete gigante con un piloto, el avión experimental norteamericano X-15 alcanzó velocidades de mach 6.72, o 4.520 mph.
El avión más rápido para respirar aire es probablemente el X-43. Impulsado por un scramjet, el avión no tripulado logró velocidades de mach 9.6 o 7,310 mph. Si bien el ejército de EE. UU. Ha estado interesado en misiles y aviones hipersónicos durante mucho tiempo, sospecho que no han superado esta velocidad para un vehículo que respira aire, aunque lo han intentado.
Existe un creciente interés militar en los planeadores hipersónicos que se impulsan en una trayectoria suborbital y vuelven a ingresar con una trayectoria relativamente plana mientras llevan una velocidad masiva. Sistemas como el estadounidense HTV-2, el chino WU-14 y el ruso YU-74 tienen el potencial de agitar el cálculo tradicional de los ataques preventivos y la defensa de misiles. Mantienen su velocidad de operación masiva en la atmósfera, pero en mi opinión ocupan una zona gris. Área entre misiles y naves espaciales. Aunque son increíblemente rápidos para un misil atmosférico, simplemente no se apilan al reingreso atmosférico de la misión espacial. El reingreso de la misión Stardust de la NASA parece tener el récord de velocidad de cualquier nave espacial en la atmósfera terrestre, a 28,000 mph.
¿Qué pasa con las naves espaciales que no están en la atmósfera terrestre? La nave espacial de velocidad de lanzamiento más rápida parece ser el lanzamiento en 2006 de la sonda American New Horizons. Normalmente, la velocidad de escape se ajusta de forma exquisita para inyectar a las naves espaciales en las trayectorias óptimas para el ahorro de combustible o la investigación científica. New Horizons también tenía algo de eso, pero también fue inyectado en una velocidad de escape del sistema solar desde el principio. La friolera de 36,000 mph, o 16.26 km / s.
Pero incluso estos números impresionantes no son comparables con las velocidades que pueden alcanzar las misiones mientras se encuentran en el espacio profundo. Esto me lleva a la respuesta simple a mi pregunta en primer lugar: Juno. La respuesta simple es que el 4 de julio de 2016, Juno completó una maniobra de honda gravitacional alrededor de Júpiter que aceleró la sonda a 165,000 mph en relación con la Tierra, o 73.76 km / s. Muchos creen que este es el objeto más rápido hecho por el hombre. Hay dos problemas con esto. En primer lugar, definir la velocidad se complica cuando todo se mueve. Las velocidades heliocéntricas no pueden restar la velocidad inicial de la órbita terrestre, sobreestimando el cambio total en la velocidad que los humanos impartieron. Las velocidades geocéntricas también incorporan el movimiento de los planetas, incluida la velocidad de retroceso de la tierra a medida que se mueve alrededor del sol a medida que la nave continúa hacia el sistema solar, exagerando nuevamente el cambio de velocidad total impartido por el hombre. En segundo lugar, no importa cómo lo cortes, Juno todavía no es el más rápido. Ni por asomo.
De vuelta a las armas. Si utilizamos el término pistola de forma más holgada, digamos que se define como un tubo con una explosión en un extremo y una bala que sale del otro, entonces la pistola más rápida fue un accidente. Su bala era una tapa de pozo de 2,000 libras. Y la explosión fue una bomba nuclear.
La historia cuenta que el 27 de agosto de 1957 se produjo una prueba nuclear en Nuevo México. A quinientos pies bajo tierra, en la parte inferior de un eje de cuatro pies de ancho se encontraba un dispositivo nuclear. El eje se selló con una cubierta de acero de 4 pulgadas de espesor que se soldó hacia abajo. Pero dos cosas salieron mal (o muy bien) que lanzaron la tapa de pozo en la historia. Uno era que un tapón de hormigón de cinco pies de espesor con un pequeño agujero en el centro estaba cerca de la bomba. El segundo fue que, presumiblemente debido al conocimiento rudimentario de la física nuclear y el estado de las computadoras en ese momento, calcularon mal el rendimiento del dispositivo nuclear. Por cinco órdenes de magnitud. De la misma manera que la fuerza de la pistola cambia de sólido a gas y se expande, sacando una bala de un barril, el tapón de concreto se evaporó instantáneamente y se disparó hacia el tubo. Al final resultó que, una cámara fue colocada en el caso de que la cubierta saltó. A pesar de ser una cámara de velocidad extremadamente alta diseñada para capturar explosiones en detalle y tener una vista amplia del área, atrapó la cubierta en vuelo solo para un fotograma. Un análisis posterior mostró que la cubierta viajaba a unos 72 kilómetros por segundo, a la par con la nave espacial Juno después de una maniobra de honda gravitacional. Excepto que esto no incluye el engaño como las velocidades planetarias relativas. Y estaba en el ambiente.
¿Es eso lo más rápido? Bueno, expandamos nuestra definición de pistola un poco, pero más a un evento energético que acelere un sólido enfocado direccionalmente. Con esta definición, podemos incluir dos artilugios más que traen una velocidad impresionante a la mesa.
La primera es una carga con forma que explota un fenómeno llamado efecto Munroe. La “forma” proviene de la geometría especial del artilugio. Los explosivos se forman con muescas cónicas revestidas con material, generalmente metales, y el colapso del espacio hueco durante la expansión explosiva del volumen circundante puede acelerar los materiales a velocidades más altas a las que realmente explota el explosivo. Las velocidades típicas son 8-12 km / s pero utilizando geometrías especiales como ángulos de indentación cónica más agudos o incluso cilindros, junto con materiales propulsados más ligeros como el cobre, el aluminio y el berilio, se han observado velocidades de chorro de hasta 90 km / s con velocidades aún más elevadas pero no se miden con precisión.
Pero siempre podemos ir un paso más allá. Todo el mundo sabe sobre el Proyecto Orion (y si no lo hace, debería educarse de inmediato), pero una rama oscura probablemente tiene el récord que estamos buscando. Durante el desarrollo de los explosivos nucleares con forma para el sistema de propulsión de Orion, uno de los mayores problemas fue asegurarse de que la explosión nuclear enfocada no destruyera la nave espacial. No pasó mucho tiempo para que algún tipo militar viera el potencial de un sistema de propulsión de tipo Orión capaz de destruir una gran nave espacial si, por ejemplo, destruir una nave espacial era lo que estaba tratando de hacer. Si bien el Proyecto Excalibur obtuvo toda la atención en la ahora infame Iniciativa de Defensa Estratégica, ahora parece que el Congreso no tenía mucha fe en ella. Pero otras armas de energía dirigidas tenían su fe (o al menos más). Las cargas nucleares de forma armada tienen un enorme potencial teórico y fueron consideradas seriamente por los arquitectos de SDI bajo el nombre CASABA. Tan seriamente que realmente construyeron uno. Los detalles son escasos y muchos todavía están clasificados, pero parece que una verificación de concepto llamada Proyecto Prometheus propulsó fragmentos sólidos a 100 km / s con los diseñadores confiados en el potencial para lograr el doble de esa cifra.
Y ahí lo tienes. Hasta donde puedo ver, 100 km / s es la diferencia de velocidad más rápida que un hombre ha logrado con un objeto macroscópico sólido.