Railgun
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Eine Railgun (dt. Schienengewehr oder Schienenkanone), ist eine Waffe, welche metallische Projektile auf zwei parallel laufenden Schienen mittels elektromagnetischer Felder beschleunigt. Abhängig von der Beschleunigungsstrecke und der Stärke des Strompulses, aber auch von der Anordnung der Schienen ("Rails") lassen sich enorme Geschwindigkeiten (mehrere 1000 m/s) erreichen.
Obwohl schon zu Beginn des vergangenen Jahrhunderts Versuche unternommen wurden, leistungsfähige Railguns zu entwerfen, befinden sie sich noch immer in einer Entwicklungsphase. Das größte Problem bei der Konstruktion liegt in dem erforderlichen Energiespeicher, welcher kurzzeitig eine Leistung von mehreren Megawatt bis ca. 1 Gigawatt liefern muss. Verwendet werden hierfür starke Kondensatoren oder Gyrogeneratoren. Beide Varianten machen die Waffe sehr schwer. Ein weiteres Problem ist der Verschleiß der Stromschienen, die den Strom zum Geschoss leiten und dieses kontaktieren müssen. In den letzten Jahren konnten allerdings einige Fortschritte in diesen Punkten erzielt werden.
Die Motivation in der Entwicklung elektromagnetischer Waffen liegt in den Vorteilen, die prinzipiell gegenüber den konventionellen Feuerwaffen bestehen: die Austrittsgeschwindigkeit ist nahezu unbegrenzt, was die kinetische Energie und damit den Schaden beim Auftreffen erhöht, und es müssen nur die Projektile, nicht jedoch die Treibladungen bevorratet werden. Von Vorteil ist auch, dass sich die Geräuschentwicklung auf den Überschallknall beschränkt. Dies wäre ein militärischer Vorteil. Schwere Maschinengewehre, wie in Kampfflugzeugen oder Hubschraubern üblich, könnten zukünftig durch Railguns ersetzt werden und bei gleicher Stärke viel Gewicht und somit Kosten einsparen. Im momentanen Entwicklungsstand sind die meisten elektromagnetischen Waffen allerdings noch mindestens genau so schwer wie konventionelle.
Ein Einsatz von Railguns erscheint insbesondere dort interessant, wo hohe Feuerraten und Reichweiten erwünscht sind, z. B. als Flugabwehrgeschütz, da die Feuerrate nicht durch den Ersatz der Treibladung begrenzt ist und die Geschoßgeschwindigkeit bei entsprechend hohem Strom (Größenordnung 1 Million Ampere) nur durch die Luftreibung begrenzt ist.
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[Bearbeiten] Funktionsweise
Eine Railgun beschleunigt das Projektil durch die magnetische Wechselwirkung eines elektrischen Stromes, der über die Schienen das Projektil selbst oder einen hinter dem Projektil geladenen Treiber durchfließt. Es ist daher nicht mit einer Coilgun ("Spulenkanone", auch Gaußgewehr) zu verwechseln, bei welchem ein ferromagnetisches Projektil durch ein magnetisches Wanderfeld beschleunigt wird, ohne dass es von Strom durchflossen wird.
Durch die hohe Geschwindigkeit verspricht man sich eine enorme Durchschlagskraft. Innerhalb der Lufthülle der Erde wird die erreichbare Geschwindigkeit nur durch die Reibung mit der Luft beschränkt. Es hat wenig Nutzen, ein Geschoss extrem zu beschleunigen, wenn es beim Verlassen der Abschussvorrichtung aufgrund der Reibungshitze verglüht.
[Bearbeiten] Aktueller Stand
Offiziell sind die meisten Projekte zur Entwicklung einer Railgun eingestellt worden, da zu viele technische Hindernisse nicht bewältigt werden konnten. Ein großes Problem waren zum Beispiel die Abmessungen und Gewichte, die zu verringern sich als ausgesprochen schwierig herausstellte.
Eines der noch verfolgten und am weitesten vorangetriebenen Forschungsprojekte ist am TARDEC beheimatet, einem in Detroit angesiedelten Forschungsinstitut der US Army für gepanzerte Fahrzeuge. Dort soll bis 2015 der Prototyp einer funktionierenden Panzerkanone mit einem Kaliber von 60 Millimetern gebaut werden, die auf dem Railgun-Prinzip beruht. Neben der Stromversorgung ist vor allem der Verschleiß der Experimentalwaffen ein noch ungelöstes Problem. Vor allem die aus einer Kupferlegierung bestehenden Schienen leiden massiv unter der großen Erhitzung durch den angelegten Strom. Bisher waren mit allen Versuchsaufbauten nur wenige Schüsse möglich, bevor die Anlagen ausfielen. Die US Navy forscht in Washington an Railgun-Schiffsgeschützen, die Reichweiten von mehr als 350 Kilometer erreichen sollen. 2011 will die Navy einen ersten Prototyp testen.
Es gibt eine Hobby-Gemeinde, die sich mit der Konstruktion von Railguns befasst. Diese Projekte arbeiten meist mit Graphit-Projektilen, um die Gleiteigenschaften bei den auftretenden hohen Temperaturen an den Berührungspunkten zu den Schienen zu erhalten. Die erreichten Parameter haben jedoch eher den Charakter von Demonstratoren.
[Bearbeiten] Railguns in der Populärkultur
Erwähnt wurden Railguns in der Literatur, verschiedenen Filmen und Computerspielen. Der Spielfilm Eraser mit Arnold Schwarzenegger in der Hauptrolle dreht sich um hypothetische Railguns in Form tragbarer Infanteriewaffen. Die Darstellung im Film (mit Röntgenzielgeräten und großen Detonationen) entspricht allerdings nicht den realen Gegebenheiten. In vielen Computerspielen, darunter jene der Quake-Reihe, Red Faction, Fallout II, Command & Conquer, Planetside und Metal Gear Solid kommen tragbare Railguns als Waffen vor. Bei den elektromagnetischen (Gauss) Geschützen in den Mechwarrior-Romanen handelt es sich um die oben erwähnten Coilguns.
