Ein elektromagnetischer Railgun-Prototyp an Bord der USS Millinocket. Wikimedia Commons
Kürzlich gab die US Navy bekannt, dass dies der Fall warStecker ziehen auf seiner geplanten Railgun, wodurch 15 Jahre Entwicklung und 500 Millionen US-Dollar an F&E-Kosten den Bach runtergingen.
Laut offizieller Erklärung der Marine beabsichtigen sie, ihre Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen auf die Entwicklung von Hyperschallraketen und gerichteten Energiewaffen zu konzentrieren, da diese Waffentypen bereits heute weltweit in begrenztem Umfang eingesetzt werden.
Dies ist jedoch möglicherweise nicht der einzige Grund, warum sich die Navy entschieden hat, von ihrer geplanten Railgun abzurücken. Während der gesamten Entwicklung hatte die Navy Probleme, ihre Railgun-Prototypen energie- und ressourceneffizient zu gestalten. Das Abfeuern eines einzigen Schusses von einem dieser Prototypen erforderte eine Umleitungenorme Energiemengen von dem Schiff, auf dem es gespeichert war.
Die Railguns der Marine litten auch unter einem anderen Problem, das andere Railgun-Prototypen im Laufe der Geschichte durchgemacht haben: schlechte Zuverlässigkeit. Aufgrund der schieren Menge an Kraft, die bei jedem Schuss erzeugt wird, nutzten sich die Läufe oder Schienen einer Railgun unglaublich schnell ab, was die Waffe ausmachteweniger effektiv und weniger genau im Laufe der Zeit ohne den ständigen Austausch seiner Teile.
Was ist eine Railgun?
Aber was genau ist eine Railgun? Um diese Frage zu beantworten, müssen wir zuerst eine andere fragen: Was würde passieren, wenn jemand wirklich eine bauen würde wirklich große Kanone?
Und was wäre, wenn diese Kanone so groß und so mächtig wäre, dass die schiere Kraft ihres Projektils ausreichen würde, um selbst das robusteste aller Schiffe zu versenken? Nun, Sie hätten eine elektromagnetische Railgun.
Railguns sind in der Science-Fiction unter vielen Namen bekannt. Sie wurden als Massentreiber, Magnetbeschleuniger und insbesondere in Untergang, Gauss-Kanonen. Unabhängig davon, wie der Autor es nennt, wird es immer wieder als Projektilwaffe dargestellt, die elektromagnetische Energie nutzt, um ihre Projektile auf extrem hohe Geschwindigkeiten.
Wie schnell schießt eine Railgun?
Railguns sollen zu den leistungsstärksten Projektilwerfern der Welt gehören. Eine elektromagnetische Railgun ist so konzipiert, dass sie Projektile mit einer Geschwindigkeit von mehreren Größenordnungen über der Schallgeschwindigkeit auf ihr Ziel schleudert.
Zur Veranschaulichung die Prototyp der US Navy Die Railgun konnte ihre Projektile mit Mach 6 abfeuern – sechsmal schneller als die Schallgeschwindigkeit. Das sind ungefähr 5.400 Meilen pro Stunde 8.690,45 km/h, schneller als so ziemlich jede andere Waffe auf dem Planeten.
Wie weit kann eine Railgun schießen?
Effektive Reichweite einer Railgun steht in engem Zusammenhang mit der Geschwindigkeit, mit der ein Projektil abgefeuert werden kann. Land- oder schiffsgestützte Railguns mit Mach 6-Fähigkeiten sollen eine effektive Reichweite von etwa 126 Meilen 202,7 km oder 110 Seemeilen 177,02 km auf See haben.
Eine kurze Geschichte der Railgun
Als französischer ErfinderAndré Louis Oktave Fauchon-Villeplée 1918 erstmals das Konzept einer elektromagnetischen Railgun mit einem funktionsfähigen, kleinen Prototyp einer elektrischen Kanone der Welt vorstellte, wurden mehrere Waffeningenieure auf der ganzen Welt aufmerksam und begannen mit der Arbeit an ihren eigenen futuristischen Railguns.
Erst vor dem Zweiten Weltkrieg sahen wir Pläne für eine voll funktionsfähige, kampfbereite Railgun, die ausgelegt wurde. Deutscher Ingenieur Joachim Hänsler vorgeschlagen die Schaffung von was im Wesentlichen eine Railgun war – eine elektromagnetisch angetriebene Luftabwehrkanone. Dies sollte eine Iteration von Villeplees Design Jahrzehnte zuvor sein, eine „Kanone“, die einen geladenen Strom verwendete, um ihre Projektile vorwärts zu treiben.
Aber das ist alles, was Hänslers Idee am Ende war: ein Design. Hänslers Railgun wurde nie gebaut. Trotzdem sprach sich dieses revolutionäre neue Waffendesign schnell herum. Der Haken? Obwohl die Waffe theoretisch möglich ist, sind ihre schieren Energiekosten undBetriebsanforderungen stellten sicher, dass Waffen dieses Typs für längere Zeit nicht entwickelt wurden.
Diese hypothetische Railgun würde bei den vorgeschlagenen Spezifikationen beim Abfeuern eines einzigen Schusses genug Energie verbrauchen, um halb Chicago mit Strom zu versorgen. Seitdem gab es mehrere Versuche von Militärs auf der ganzen Welt, einen funktionierenden Prototyp aus der Zeichnung herauszuholenBrett und ins Schlachtfeld.
Das vielleicht jüngste und bekannteste Beispiel eines Militärs, das versucht, eine tatsächlich funktionierende Railgun in sein Arsenal einzuführen, wäre das 500-Millionen-Dollar-Railgun-Projekt der US Navy. Obwohl die Forschung und Entwicklung so weit fortgeschritten war, dass mehrere funktionsfähige Prototypen entstanden warengebaut, hat die US-Marine kürzlich beschlossen, den Stecker aus ihrem ehrgeizigen Projekt zu ziehen.
Wie funktioniert eine elektromagnetische Railgun?
Wie der Name schon sagt, verwendet eine elektromagnetische Railgun elektromagnetische Energie, um ihre Projektile abzufeuern. Dadurch kommt sie im Design einem großen Stromkreis näher als einer Kanone.
Eine Railgun besteht aus drei Hauptkomponenten: einer Stromversorgung, Schienen und dem Anker.
Das Netzteil versorgt die Railgun mit Strom. Dieser Strom besteht aus Millionen Volt Strom. Millionen Volt Strom kommen vom Netzteil, das zuerst an die positive Schiene gesendet wird.
Die Schienen – woher die Railgun ihren Namen hat – sind die Längen aus hochleitfähigem Metall, durch die der Strom fließt, um das Projektil aufzuladen. Sie sind im Wesentlichen riesige Magnete und haben als solche eine positive Schiene auf einer Seite und anegative Schiene auf der anderen.
Nachdem der Strom durch die positive Schiene fließt, macht er sich auf den Weg zum Anker, der die Lücke zwischen den beiden Schienen überbrückt. Hier wird normalerweise das Projektil gelagert. An diesem Punkt kann sich der Strom dann in Richtung der negativen Schiene bewegen, und schließlich zurück zur Stromversorgung.
Mit all diesem Strom, der durch das System zirkuliert, wird ein starkes Magnetfeld gebildet und damit eine magnetische Kraft. Wie jede andere Kraft hat sie eine Größe und Richtung. In einer Railgun wird diese magnetische Kraft bis zu ihr aufgeladenerreicht ein kritisches Niveau und wird verwendet, um Projektile mit enormer Kraft nach vorne zu schleudern.
Trotz ihres enormen Potenzials sowohl im See- als auch im Luftkampf konnte die Marine nicht mit den zahlreichen Nachteilen der Railgun fertig werden. Aufgrund der Funktionsweise elektromagnetischer Railguns sind viele dieser Nachteile leider unvermeidlich.
Die potenzielle Zukunft von Railguns
Jüngste Berichte deuten darauf hin, dass China beabsichtigt, dort weiterzumachen, wo die US Navy aufgehört hat, mit ihre eigene Version der Railgun. Auch sie haben funktionsfähige Railgun-Prototypen auf offener See gebaut und getestet. Jetzt müssen sie nur noch stark genug gemacht werden, um den betrieblichen Anforderungen standzuhalten.
Chinesische Forscher haben sich an früheren Railgun-Projekten orientiert, um ein Design zu entwickeln, das nicht nur funktional, sondern auch praktisch und effizient ist. Um beispielsweise den Laufverschleiß zu umgehen, dem die Railgun der Navy ausgesetzt ist, haben sie Experimente mit flüssigem Metall durchgeführt, ein hochleitfähiges Kühlmaterial, um den Verschleiß des Laufs der Railgun erheblich zu verringern.
Ihren Berichten zufolge könnte ihre Railgun nicht nur viel praktischer sein als die der Navy, sondern sie wird auch Projektile mit höheren Geschwindigkeiten und größerer Reichweite abfeuern. Ihr Prototyp schoss ein Projektil weit über Mach 7 hinaus und traf ein Ziel155,3 Meilen 250 km entfernt.