Railgun

Die Railgun (Schienenkanone) beschleunigt ein leitfähiges Projektil zwischen zwei parallelen Schienen durch die Lorentzkraft, die entsteht, wenn ein starker Strom durch das Projektil fließt. Da kein chemisches Treibmittel nötig ist, kann das Geschoss theoretisch auf mehrere Kilometer pro Sekunde beschleunigt werden, schnell genug, um durch schiere kinetische Energie statt durch einen Sprengkopf zu zerstören.

In der Science-Fiction ist die Railgun allgegenwärtig. The Expanse nutzt sie als Hauptbewaffnung für Kriegsschiffe: Die Donnager feuert Railgun-Slugs, die mit relativistischer Geschwindigkeit durch Rümpfe reißen. In Mass Effect basiert die gesamte Waffentechnologie auf Massenbeschleunigung, einem Railgun-Prinzip. Transformers, Quake, Metal Gear Solid und zahllose andere Franchises setzen Railguns als Superwaffe ein.

Die US Navy testete zwischen 2005 und 2021 einen realen Railgun-Prototypen, der Projektile auf Mach 6 beschleunigte. Das Programm wurde eingestellt, weil die Schienen sich nach wenigen Schüssen abnutzten und die nötige Energieversorgung ein eigenes Kraftwerk erforderte. China und die Türkei arbeiten weiterhin an Railgun-Prototypen.

Die Railgun steht an der Grenze zwischen Science-Fiction und realer Technologie. Das Prinzip funktioniert. Die Materialwissenschaft ist noch nicht so weit. In der Fiktion ist das Problem gelöst, und Railguns gehören dort zum Standardarsenal fortgeschrittener Zivilisationen.

Die physikalischen Grundlagen sind gut verstanden: Ein Stromkreis aus zwei parallelen Leitern (Schienen) mit einem leitenden Geschoss zwischen ihnen. Wenn Strom fließt, erzeugt das Magnetfeld eine Lorentzkraft auf das Geschoss und beschleunigt es. Die US Navy testete das System BAE Systems Naval Railgun, das Projektile auf Mach 6 beschleunigen konnte. Das Hauptproblem: Die Schienen erodieren durch die enormen Ströme und Reibungskräfte nach wenigen Schüssen. Eine taktisch nutzbare Railgun bräuchte Schienen, die hunderte von Schüssen überstehen, was die Materialwissenschaft bisher nicht liefern konnte.

In The Expanse ist die Railgun-Technologie so weit entwickelt, dass Marsianische Kriegsschiffe sie als Primärwaffe nutzen. Die kinetische Energie eines Metallzylinders, der mit Kilometern pro Sekunde fliegt, ist für die Schutzsysteme der Serie schwerer zu neutralisieren als Raketen oder Energiewaffen. Diese Designentscheidung der Autoren ist physikalisch korrekt: Bei hohen Geschwindigkeiten macht die reine Masse einer Railgun-Munition Energiewaffen ernsthaft konkurrenzfähig. In einer realistischen Zukunft der Raumfahrt, in der Rüstungsrennen stattfinden, wäre die Railgun ein plausibles Standardwerkzeug.