Kann der elektrische Antrieb für den Start verwendet werden (theoretisch) [geschlossen]

Bearbeiten: Beim zweiten Nachdenken beziehen Sie sich wahrscheinlich auf einen Ionenantrieb, anstatt das Raumschiff aus einer Schienenkanone abzufeuern.

Sie könnten eine Schienenkanone auf einem Raumschiff als Massentreiber verwenden: Die Kanone feuert einen Stein aus dem hinteren Ende und die Reaktionskraft treibt das Schiff an.

Wenn Sie über das Abfeuern des Raumfahrzeugs aus einer Schienenkanone sprechen: Die Hauptbeschränkungen dafür sind allen Kanonenstartmethoden gemeinsam :

• entweder enorme G-Kräfte oder sehr lange Läufe erforderlich (500 m bei 1000 G). G-Kräfte, die für einen Menschen tragbar sind, bedeuten eine Waffe, die Hunderte von Kilometern lang ist.
• Atmosphärischer Widerstand bedeutet, dass Sie mit Geschwindigkeiten starten müssen, die viel höher sind als die Orbitalgeschwindigkeit.
• Wenn der Lauf kein Vakuum ist, müssen Sie Löcher im Lauf vorsehen, damit die Luft vor dem Projektil entweichen kann. Die Überschall-Stoßwelle bedeutet, dass Sie die Waffe nicht in der Nähe von bewohnten Gebieten bauen können. Versuchen Sie, irgendwo in der Ersten Welt ein unbewohntes Gebiet mit einer Breite von 30 km und einer Länge von 300 km zu zeichnen.

Railguns existieren. Die US-Marine experimentiert mit einem, das ein 3-kg-Projektil mit 2,5 km/s abfeuern wird. Der schwierigste Teil davon ist, die Waffe dazu zu bringen, sich nicht selbst zu zerstören. Diese Waffe funktioniert, indem ein leitender Dart auf zwei parallele Schienen gelegt wird. Der Strom fließt eine Schiene hinauf, durch den Pfeil und die andere hinunter. Die Schienen werden durch den enormen Strombedarf (in der Größenordnung von 1 MA) erhitzt, bis zu dem Punkt, an dem sie die Schienen nach einigen Schüssen zunächst austauschen mussten. Sie richten auch riesige EM-Felder um das Projektil herum ein.
Es gibt andere elektromagnetische Waffenprinzipien, z. B. können Sie Spulen in Reihe schalten und Strom durch sie pulsieren lassen, um ein Metallprojektil anzutreiben. Früher hatte ich Spaß daran, Metallstifte aus einer Spule abzufeuern, die von einer Reihe von Spielzeugeisenbahn-Weichen gespült wurde.

Schub ist Schub und seine Wirkung ist gleich, egal woher er kommt. Theoretisch können elektrische Antriebe wie Hall-Effekt-Triebwerke, elektrostatische Ionen-Triebwerke und magnetoplasmadynamische (MPD) Triebwerke verwendet werden, um einen Satelliten von der Erdoberfläche in die Umlaufbahn zu bringen. Aufgrund der sehr hohen Abgasgeschwindigkeit elektrischer Antriebssysteme haben sie jedoch einen sehr hohen spezifischen Impuls, was eine schöne Art zu sagen ist, dass sie theoretisch eine große Änderung der Raumfahrzeuggeschwindigkeit für eine kleine Menge an Treibmittel erzeugen können.

Während ein höherer spezifischer Impuls vorteilhaft klingen mag, können die Schwerkraft und der atmosphärische Widerstand an der Erdoberfläche den Auswirkungen des hohen spezifischen Impulses entgegenwirken. Indem wir die Bewegungsgleichungen und die Gleichung für die kinetische Strahlleistung neu anordnen, können wir sehen, dass mit zunehmendem spezifischen Impuls eines Triebwerks auch die Menge an Leistung, die erforderlich ist, um ein Pfund Schub zu erzeugen, mit einer nahezu logarithmischen Rate zunimmt. Aufgrund dieser Erhöhung des Verhältnisses von Leistung zu Schub würden elektrische Antriebssysteme eine enorme Leistungsquelle benötigen, um genügend Schub zu erzeugen, um gegen die Schwerkraft zu beschleunigen und Luftwiderstandsverluste zu minimieren. Leider ist die spezifische Masse moderner Energiesysteme (chemische, solare und nukleare) zu gering, um diese Art von Startsystem zu ermöglichen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir Stromquellen bauen könnten, die bei einer sehr geringen Strukturmasse (~3 kg/kWe oder weniger) eine enorme Energiemenge erzeugen könnten, die auch kompakt wären, dann ja, es wäre möglich, elektrische Antriebssysteme dafür zu verwenden Trägerraketenanwendungen. Dies geht jedoch über den aktuellen Stand der Technik für Energiesysteme hinaus.