Massetreiber

Ein Massetreiber (Mass Driver) beschleunigt Objekte entlang einer elektromagnetischen Schiene durch sequenziell geschaltete Magnetspulen. Anders als eine Rakete braucht die Nutzlast keinen eigenen Treibstoff: Die Energie kommt aus einer externen Stromquelle.

Gerard K. O'Neill entwickelte das Konzept in den 1970er Jahren am MIT für den Einsatz auf dem Mond. Die Idee: Ein Massetreiber auf der Mondoberfläche schießt Regolith (Mondgestein) in eine Umlaufbahn, wo das Material in einem Massenfänger (Mass Catcher) gesammelt und für den Bau von Weltraumkolonien verwendet wird. Die Fluchtgeschwindigkeit des Mondes beträgt nur 2,4 km/s (gegenüber 11,2 km/s auf der Erde), was den Massetreiber auf dem Mond deutlich praktikabler macht.

O'Neill und sein Team bauten zwischen 1976 und 1984 drei funktionsfähige Prototypen am Space Studies Institute (SSI): Mass Driver I erreichte 33 g Beschleunigung, Mass Driver II wurde für höhere Frequenzen optimiert, und Mass Driver III demonstrierte die Reife für Mondanwendungen.

Die Physik ist unkompliziert: Eine Reihe von Solenoid-Spulen (ringförmige Elektromagnete) wird nacheinander aktiviert. Jede Spule zieht einen ferromagnetischen oder supraleitenden Projektilträger (Bucket) an und schaltet ab, bevor er das Zentrum passiert. Die nächste Spule übernimmt. Die Beschleunigung addiert sich über die gesamte Schienenlänge. Für 2,4 km/s Endgeschwindigkeit bei 10 g Beschleunigung braucht die Schiene etwa 30 km Länge.

Für den Start von der Erdoberfläche ist ein Massetreiber weniger geeignet: Die benötigte Geschwindigkeit (7,8 km/s für den Orbit) und der Luftwiderstand in der Atmosphäre sind enorme Hindernisse. John Hunter entwickelte den SHARP-Launcher (Super High Altitude Research Project) am Lawrence Livermore National Laboratory, eine Leichtgaskanone, die kleine Nutzlasten mit 3 km/s abschießen konnte.

In der Science-Fiction ist der Massetreiber ein verbreitetes Element. In Robert A. Heinleins The Moon is a Harsh Mistress (1966) nutzen Mondsiedler einen Massetreiber als Waffe und schleudern Felsbrocken auf die Erde. In Kim Stanley Robinsons Mars-Trilogie werden Massetreiber für den Export von Marsressourcen verwendet. In der Anime-Serie Gundam dienen Massetreiber als primäre Startrampen für den Zugang zum Orbit.