Sind Raketen veraltet? China arbeitet daran, mithilfe einer elektromagnetischen Railgun ein bemanntes Raumschiff mit einem Gewicht von 50 Tonnen und etwa der Größe einer Boeing 737 in die Umlaufbahn zu bringen. Dieses ehrgeizige Projekt ist noch größer, als es auf den ersten Blick scheint. Ob es sich um eine Railgun, ein Katapult oder einen Massentreiber handelt, die Idee, Raketen durch elektromagnetische Beschleuniger zu ersetzen, ist sehr reizvoll. Anstatt Treibstoff transportieren und Treibstoff anheben und zusätzlichen Treibstoff zum Abheben benötigen, ist es sinnvoller, den Großteil des Startsystems am Boden zu belassen und das Fahrzeug gleichzeitig so leicht wie möglich zu machen.
Die Prinzipien dieser Space-Rail-Kanone sind einfach, aber die Details sind überraschend komplex und die Zahlen, um die es geht, wirken schnell entmutigend. Wenn China dieses System nutzen kann, um im Rahmen des 2016 gestarteten „Tengyun“-Programms eine Raumfähre zu starten, wäre das eine der größten technischen Errungenschaften der Geschichte.
Laut chinesischen Staatsmedien plant China den Bau einer elektromagnetischen Startbahn, die ein Space Shuttle auf Mach 1,6 oder sogar Mach 5 beschleunigen kann. Sobald das Fahrzeug in der Luft ist, aktiviert es seine Bordraketentriebwerke und beschleunigt weiter auf Orbitalgeschwindigkeit.
Das bedeutet nicht nur, ein Raumschiff zu bauen, das zu einer solchen Railgun passt, sondern auch eine Trägerrakete zu bauen, die Schwerkraft, Vibration und andere Variablen innerhalb von Toleranzen kontrollieren kann, die für menschliche Passagiere sicher sind. Auch die NASA hat an ähnlichen Systemen geforscht, diese Studien konzentrierten sich jedoch hauptsächlich auf robuste Blindgänger und Roboternutzlasten, die enormen Aufprallkräften standhalten können.
Berichten zufolge hat das Aircraft Technology Research Institute der China Aerospace Science and Industry Corporation (CASIC) in Datong in der Provinz Shanxi eine zwei Kilometer lange Teststrecke gebaut. Es wird beschrieben, dass es ungefähr die gleiche Größe wie die Hyperloop-Teststrecke in Nevada außerhalb von Las Vegas hat und in einer ähnlichen Vakuumröhre eingeschlossen ist. Derzeit kann die Strecke Geschwindigkeiten von 620 mph (1.000 km/h) erreichen und soll auf das Fünffache dieser Geschwindigkeit ausgebaut werden.
Es war gelinde gesagt entmutigend, daraus ein richtiges Weltraum-Trägersystem zu entwickeln. Dabei geht es nicht nur um die Skalierung der Technologie, sondern es werden erhebliche Fortschritte in allen Bereichen der Railgun selbst, ihrer Steuerungssysteme, ihrer Stromversorgung und sogar der Herstellung der Komponenten, aus denen die Railgun besteht, erforderlich sein.
Ein Problem besteht darin, dass eine Railgun, um bei der Beförderung von Passagieren Mach 1,6 zu erreichen, mindestens 8 Kilometer lang sein müsste. Wenn Sie Mach 5 erreichen möchten, benötigen Sie eine längere Länge. Dies würde nicht nur eine große Anzahl von Elektromagneten erfordern (was wahrscheinlich eine kryogene Kühlung erfordern würde), sondern sie müssten auch in der größten jemals gebauten Vakuumkammer versiegelt werden, was riesige Pumpen zur Aufrechterhaltung des Vakuums erfordern würde. Die röhrenförmige Vakuumkammer erfordert außerdem eine ganz besondere Luftschleuse, damit das Fahrzeug mit Überschallgeschwindigkeit austreten kann. Wenn dies nicht perfekt gelingt, könnte es zu einer Reihe sehr schlimmer Unfälle mit Energien kommen, die denen taktischer Atomwaffen ähneln.
Dann ist da noch die Frage der Macht. Die Railgun, mit der Kampfjets von der USS Gerald R. Ford abgefeuert werden, verbraucht 121 Megajoule Energie, um das Flugzeug auf 150 mph (241 km/h) zu beschleunigen. Um ein Flugzeug mit einer ähnlichen Masse wie Mach 5 zu beschleunigen, würde Chinas Railgun unglaubliche 50.000 Megajoule benötigen. Das vorgeschlagene Raumflugzeug sollte mindestens das Zehnfache wiegen.
Das bedeutet, dass für den Betrieb der Space Railgun ein Kernkraftwerk erforderlich wäre, das Gigajoule Energie pro Sekunde produziert, sowie ein brandneuer Superkondensatorgenerator zur Speicherung der Energie. Das Hochfeld-Magnetlabor Dresden-Dresden Hochfeld-Magnetfeldlabor beherbergt eine hochmoderne Kondensatorbank, die 50 Megajoule Energie verarbeiten kann, ein Weltrekord. Chinas Railguns müssen tausendmal verbessert werden.
Dies würde nicht nur erhebliche grundlegende Fortschritte bei einigen bereits fortgeschrittenen technischen Techniken erfordern, sondern auch den Aufbau einer völlig neuen industriellen Infrastruktur, die zum Bau solcher Maschinen geeignet ist. Dies umfasst nicht die Sensoren und Computersysteme, die zur Überwachung und Steuerung aller Subsysteme der Railgun in Echtzeit erforderlich sind.
China behauptet, wenn die Railgun erfolgreich sei, würden die Kosten für den Start in den Orbit auf 60 US-Dollar pro Kilogramm sinken. Selbst im Vergleich zu den 3.000 US-Dollar/kg von SpaceX ist dies eine revolutionäre Reduzierung.