Was ist eine Rail Gun?
Die Rail Gun, oder einfacher Railgun , nutzt ein mit Elektrizität betriebenes Magnetfeld, um ein Projektil zu beschleunigen. Obwohl die Grundideen, die dem Aufbau einer Schienenkanone zugrunde liegen, einfach sind, führt das Abfeuern eines typischen Schienenkanonenprojektils zu einer enormen Abstoßungskraft. Das führt dazu, dass die Schienenkanone nach fast jedem Schuss gewartet werden muss, was sie weniger praktisch macht als herkömmliche Projektile. Sie erfordern auch eine sehr große Stromversorgung, die etwa eine Million Ampere Strom liefern kann, was die Herstellung tragbarer Schienengewehre schwierig macht.
Eine Rail Gun besteht aus zwei fest verankerten parallelen Metallschienen, die an eine Stromversorgung angeschlossen sind. Ein Projektil, das in der Lage ist, Elektrizität zu leiten, wird zwischen den Schienen platziert und vervollständigt den Stromkreis. Die elektrisch geladenen Metallschienen verhalten sich wie Elektromagnete und erzeugen ein Magnetfeld, das um jede Schiene zirkuliert. Ein Feld bewegt sich im Uhrzeigersinn um seine Schiene, das andere im Uhrzeigersinn, wobei ein Magnetfeld dazwischen erzeugt wird, das eine Nettokraft parallel zu den Schienen von der Stromversorgung weg erzeugt. Das Projektil verhält sich wie ein geladener Draht in einem elektrischen Feld und erfährt eine Kraft senkrecht zur Richtung des Stroms und der Richtung des Magnetfelds. Dies nennt man die Lorentz-Kraft.
Wenn der elektrische Strom sehr stark ist, beschleunigt das Projektil, das starken Kräften ausgesetzt ist, zu dem Ende der Schienenkanone gegenüber der Stromversorgung und tritt durch eine Öffnung aus. Der so unterbrochene Stromkreis beendet den Stromfluss. Das Projektil muss während der Beschleunigung physischen Kontakt mit den Schienen haben. Wenn sich das Projektil schnell genug bewegt, kann die Reibung allein die Schienen ernsthaft beschädigen oder sogar verdampfen, wenn keine ausreichend starken Materialien vorhanden sind. Auch wenn die Schienen nicht sicher auf einer stabilen Oberfläche befestigt sind, können sie durch starke Energien innerhalb der Schienenkanone auseinandergetrieben werden.
Das US-Militär hat viele Millionen Dollar in die Erforschung von Schienengeschützen gesteckt, und es wurden viele erfolgreiche Prototypen entwickelt, die sehr hohe Mündungsgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 3,5 km / s (2,17 mps) haben und ungefähr dreimal schneller sind als diese moderne Gewehre. Diese Konstruktionen erfordern jedoch große Stromversorgungen, und die Wartung bleibt ein Problem. Die US Navy hat Interesse an Schienengewehren aufgrund ihrer nicht explosiven Munition bekundet, aber sie sind nicht in den allgemeinen Gebrauch gekommen. Eine vorgeschlagene Lösung für das Problem des Verschleißes von Schienengeschützen ist die Idee, sehr kleine Projektile zu verwenden, die mit sehr hohen Geschwindigkeiten beschleunigt werden . Diese Konstruktion wird manchmal als Needlegun bezeichnet .
Schienengeschütze wurden auch im Zusammenhang mit friedlichen Anwendungen wie der Raumfahrt diskutiert. Ein sehr langes Schienengeschütz oder ein Massenfahrer könnte verwendet werden, um Nutzlasten zu beschleunigen, um der Geschwindigkeit zu entkommen, und dies zu Kosten, die weitaus günstiger sind als die von chemischen Raketen. Ein Nachteil ist die hohe Anfangsinvestition, die erforderlich ist, um einen solchen Massentreiber zu bauen. Um einen Massentreiber zu schaffen, der ein Projektil beschleunigt, um der Geschwindigkeit mit einer für menschliche Passagiere akzeptablen Geschwindigkeit (~ 2 g) zu entkommen, wäre ein Lauf mit einer Länge von ~ 50 km (30 Meilen) erforderlich. Eine weitere mögliche Anwendung von Schienengeschützen könnte in der Arena der Kernfusion liegen, in der enorme Drücke und Temperaturen erforderlich sind, um Atomkerne miteinander zu verschmelzen.