Wird der Railgun-Antrieb erforscht?

Insbesondere: keine "Weltraumkanone" zum Abschuss von Nutzlasten in den Weltraum. Dieses Thema wurde viel diskutiert, und ich kenne die Menge der Probleme und deren Teillösungen zur Genüge.

Ich meine ein Gerät, das auf einem Fahrzeug montiert ist und Elektrizität verwendet, um makroskopische Teile einer metallischen Reaktionsmasse mit Hypergeschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung zu schießen, in die sich das Fahrzeug bewegen soll.

Railguns, die in der Atmosphäre betrieben werden, haben begrenzte Anwendungen und ihre eigenen Probleme. Einige von ihnen sollten im Nichts verschwinden, während andere bestehen bleiben oder sich verschärfen könnten. Sollte EDO-1 jedoch jemals die geplanten 7000 erreichen m s Austrittsgeschwindigkeit, es würde einen Motor von über 700 darstellen ich s p , und das ist sicherlich noch nicht das Ende – wenn wir nicht nach schweren Projektilen mit aerodynamischer Form und panzerbrechenden Eigenschaften streben, sondern uns nur darauf konzentrieren, dass jede Form so schnell wie möglich ausgestoßen wird, könnte dies noch weitere Verbesserungen bringen.

Natürlich gäbe es Probleme. Impulsvortriebsbelastung, Energiezufuhr, Wärmeabfuhr und so weiter. Aber Sie müssen zugeben, 700s von ich s p klingt sehr verlockend.

Und natürlich wäre ich sehr überrascht, wenn ich der Erste wäre, der daran denken würde. Also - wurde das versucht, entwickelt, erforscht? Einige unvorhergesehene Probleme, die es völlig unmöglich machen oder anderweitig ein fehlgeleitetes Unterfangen?

Hm, ich frage mich, ob wir einen Asteroiden wie diesen steuern könnten, indem wir seine eigene Masse wegschleudern ...
Es gab ein Schema mit Massentreibern, die Asteroidenmaterial als Reaktionsmasse verwendeten. Google MADMEN-Asteroiden.
Ich frage mich, wie lange es dauern würde, bis es ein Problem wäre, eine gigantische Menge kleiner, sich schnell bewegender Objekte in der Nähe der Erde oder Installationen im Weltraum auszuspucken ...
@kimholder: Ich stellte es mir vor, also würde das Fahrzeug wahrscheinlich Projektile in die Atmosphäre schicken, um zu verbrennen. Oder zumindest in die Fluchtbahn. Außerdem stelle ich mir bei den beteiligten Energien vor, dass die Projektile den Motor als Dampf oder zumindest als sehr feinen Flüssigkeitsnebel verlassen könnten.
Massenwerfer sind es wert, für bestimmte Anwendungen evaluiert zu werden. ISP und Schub/Gewicht sind die wichtigsten Leistungsfaktoren beim Start aus einem Gravitationsbohrloch und dem Transport Ihres gesamten Treibmittels. ISP ist eine Funktion der Abgasgeschwindigkeit und bei einer Rakete das Molekulargewicht Ihres Treibmittels. Sie geben also ISP auf, indem Sie Steine ​​​​oder metallische Schnecken werfen, nicht Wasserstoff. Wenn Sie jedoch einen Asteroiden bewegen, ist Ihr System nicht massenbegrenzt, es ist energiebegrenzt und die Masse des Startsystems ist begrenzt. Der Wikipedia-Artikel über ISP-Links zu einem anderen über Energieeffizienz, der einen Blick wert ist.
Die Idee des „Massenwerfens“ ist alt in der Science-Fiction. Der Railgun-Antrieb klingt gut, obwohl ich denke, dass die Wartung ein großes Problem darstellen würde. Sie verbrauchen jedoch viel Strom, wie ein Atomreaktor. Atomreaktoren sind im Moment nicht im Weltraum erlaubt, aber das wird sich wahrscheinlich irgendwann ändern. Es gibt keine Möglichkeit, dass eines dieser thermischen Kernkraftwerke Schienenkanonen antreiben kann.
@HowardMiller: Es geht nur um den durchschnittlichen Schub. Die Batterie aus Kondensatoren kann über eine lange Zeit Erhaltungsladung durchführen, bis sie beim Schießen der Railgun das Niveau erreicht. Natürlich ist es in dieser Variante den Ionentriebwerken weit unterlegen, die über diese Zeit einen ähnlichen Schub aus derselben Quelle und mit besserem ISp liefern konnten. Aber es scheint ein ernsthafter Konkurrent von NTR zu sein - NTR-Drosselung bedeutet, ISp bei gleichem Massenstrom zu verlieren. Railgun reduziert den Massenfluss ohne ISp-Verlust und bietet möglicherweise insgesamt einen besseren ISp mit anständigem Schub. Wie vergleicht es sich mit einer Batterie von Ionenantrieben?
Ich vermute, dass Ionenlaufwerke der bessere Weg wären. Eine Railgun ist im Wesentlichen ein Kurzschluss mit einem sehr hohen Strom. Jede Unvollkommenheit in einer Schiene wächst mit jedem Schuss, bis das Geschütz stillgelegt und die Schiene entweder durch Reparatur oder durch Austausch repariert werden muss. Sie müssten einen höllischen Ionenantrieb haben, um in angemessener Zeit auf Hochtouren zu kommen, und der Gesamtenergieverbrauch wird ungefähr gleich sein. Ich sage "ungefähr", weil auf die eine oder andere Weise Energie verschwendet würde.
@HowardMiller: Ja, wenn wir eine Xenonquelle im Weltraum finden. Für Fahrzeuge, die von der Erde gestartet / betankt werden, stimme ich zu, werfen Sie einfach so viele Ionenantriebe, wie Sie für den gewünschten Schub benötigen, und nichts wird das übertreffen. Aber wenn Sie eine Proberückkehrmission von Ceres planen, könnten Sie etwas in Betracht ziehen, das bei Ceres befeuert werden kann.
@HowardMiller: Ich bin mir auch nicht sicher, aber ich vermute, dass es mit hohem Schub besser skalieren könnte. Wenn Sie bereit sind, einen Kernreaktor in Ihr Fahrzeug einzubauen, kostet die Railgun möglicherweise weniger als dreihundert Ionenantriebe und bietet ungefähr den gleichen Schub und einen ähnlichen ISp. Aber bis wir einige weltraumtaugliche Prototypen sehen, ist das nur eine unbegründete Vermutung.
@Kengineer: Ionenmotoren verwenden normalerweise Xenon anstelle des Krypton mit niedrigerer Atommasse, da Schub in diesem Regime ein größeres Problem darstellt als Isp. und eine höhere Atommasse neigt dazu, einen höheren Schub im Austausch für einen niedrigeren Isp zu ergeben. Der vorgeschlagene "Rail Gun Engine" extrapoliert diesen Trend auf die Spitze.

Antworten (3)

Ja, Made on Space forscht an einer ähnlichen Idee. Planen Sie, Asteroiden in Raumschiffe zu verwandeln

Das Antriebssystem könnte eine Art Katapult sein, das Felsbrocken oder anderes Material kontrolliert vom Asteroiden schleudert und dadurch den Weltraumfelsen in die entgegengesetzte Richtung drückt (wie in Newtons drittem Bewegungsgesetz beschrieben).

Während der Plan „Made in Space“ viel einfachere Formen des Objektausstoßes beinhaltet als eine Schienenkanone, um Antrieb zu erzeugen, gelten die Grundprinzipien immer noch.

Ich vermute, dass Sie, wenn Sie über die elektrische Energie verfügen, um makroskopische Projektile aus einer Railgun abzufeuern, besser dran sind, Xenongas damit zu beschleunigen. Gegenwärtige Ionentriebwerke ergeben Abgasgeschwindigkeiten über 30.000 m/s. https://en.wikipedia.org/wiki/Ion_thruster

Ich habe mich gefragt, ob dies der Fall sein könnte. Xenon ist allerdings teuer.
Bei 850 $/kg wird es die Bank für kleine Sonden nicht sprengen, und MPDTs können mit Wasserstoff eine ähnlich effiziente Leistung erzielen.
Vielleicht möchten Sie dann auf eine andere Ressource wie diese verlinken , da Ihr Wiki-Artikel behauptet, dass Xenon Mangelware ist.
30.000 m/s bei welcher Schubkraft? Außerdem gibt es eiserne Asteroiden wie Sand am Meer, während die Suche nach Xenon im Weltraum eine Herausforderung sein wird ...
@called2voyage Es gibt viel Xenon in der Atmosphäre. Es ist die globale Produktion, die das Angebot begrenzt. Xenon wird oft bei der Verflüssigung von Sauerstoff und Stickstoff aus unserer Atmosphäre verworfen. Wenn es eine große Nachfrage danach gäbe, wäre es nicht schwer, die Produktion hochzufahren.
Xenon braucht man nicht unbedingt. Jedes leicht ionisierbare Gas in ausreichender Menge würde funktionieren, sogar verdampftes Gestein.

Aus Science-Fiction-Perspektive gibt es ein Buch Heart of the Comet von Gregory Benford und David Brin über einen Versuch, den Halleys-Kometen in die Erdumlaufbahn zu bringen. Am Apogäum verwenden sie Massenschleudern, im Grunde Railguns, die abgebaute Masse vom Kometen abfeuern, um Schwung zu übertragen und den Kometen zu "fliegen".

Trotzdem eine großartige Geschichte, aber Brin und Benford sind echte Wissenschaftler, die sich oft zumindest oberflächlich um die Wissenschaft in der Geschichte kümmern.

„Heart Of The Comet“ ist eine gute Lektüre. Ich empfehle es.
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