Ist ein Gaussgeschütz technisch möglich?

Question

Die Frage ist, ob es mit vertretbaren technischen Aufwand möglich ist, mit Hilfe von Magnetfeldern/ elektrischen Feldern (ähnlich wie bei einem Linearbeschleuniger) ein genügend großes Objekt (z. B. von der größe eines Nagels) auf sehr hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen

Answer 1

Technisch möglich?
Die Antwort dazu ist:

Ja!

Aber:
Gehen wir zunächst einmal der Durchführbarkeit wegen von einem stationären Geschütz aus, und leisten wir uns für die ersten Versuche ruhig einmal eine Lauflänge von 10m.
Das Geschoss soll dabei zunächst einmal nur 100 g wiegen.

Um nun dieses Geschoß z.B auf eine Geschwindigkeit von 10 km/s zu beschleunigen, steht bei der Schienenlänge L = 10 m nur eine Zeit von etwa 2 Millisekunden zur Verfügung.

Bei einer Geschoßmasse von 100 g ist dafür eine Kraft

F = 0,1 kg x 1000 m/s / 0,002 s
notwendig.
Bei einem mit Supraleitern erreichbaren Magnetfeld von 10 Tesla (105 Gauß!) und einer Dicke des Gleitbügels von d=5 cm muß dann ein Strom von 1 Million Ampere (!) fließen.

Die vom Geschoß aufgenommene Energie ist

Ekin = 1/2 m v2 = 5
Bei einem Wirkungsgrad von 30 %, mit dem die elektrische Energie des Generators in Geschoßenergie umgewandelt wird, müßte der Generator für 2 Minisekunden eine elektrische Leistung von 8 Gigawatt (!) aufbringen. (Das ist viermal soviel wie die elektrische Leistung von Biblis.)
Man sieht, daß selbst bei kleinen Massen ein sehr großer technischer Aufwand betrieben werden muß.

Die Konstruktion einer tragbaren Ausführung wäre dann der 2. Schritt - aufgrund der Energie des Geschosses wären hier dann Projektile von der grösse einer Luftgewehrkugel völlig ausreichend.

Supraleiter sind nicht unbedingt nötig.
Es stimmt zwar, je länger die Schienen sind, umso größer werden ihr elektrischer Widerstand und ihre Induktivität und dies begrenzt (in der Theorie) bei einer vorgegebener Generatorspannung die maximal mögliche Stromstärke und damit die beschleunigende Kraft.
Als Lösungsmöglichkeit wurden bei einer „Railgun“ mit Homopolargenerator, die in Canberra gebaut wurde, die Schienen in elektrisch voneinander isolierte Teilstrecken aufgeteilt, an die dann über Kondensatorentiadungen zum richtigen Zeitpunkt (wenn das Projektil den Beginn einer Teilstrecke erreicht hat) Spannungen angelegt wurden.

Answer 2

Wenn, dann nur mit Supraleitung, bei welcher der Ohm'sche Widerstand ausgeschaltet ist. Leider muss man die speziellen Leitermaterialien aus exotischen Legierungen noch sehr tief abkühlen, damit die sogenannte Sprungtemperatur erreicht wird.

Answer 3

Der hohe Energieaufwand scheint ein Problem zu sein, zumal beim Einsatz als Artilleriewaffe.

Das Gaußgewehr benötigt zum Betrieb sehr viel elektrische Energie. Bisher gibt es keine Möglichkeit diese Energie kompakt und schnell abrufbar zu speichern. Nur bei Panzern und Kriegsschiffen bietet es sich an das Gaußgewehr an bereits vorhandenen Stromnetze anzuschließen. Dabei muss allerdings bedacht werden, dass eine zusätzliche Menge Treibstoff mit transportiert werden muss.

Aufgrund der Funktionsweise von Gaußgewehren sind die Entwürfe nur schwer umzusetzen. Neben den Problemen, die auch bei anderen magnetischen Waffen auftreten (Gewicht, Stromversorgung etc.), gibt es hier weitere Komplikationen.

Nach einem Pressebericht erprobt die US Navy eine derartige Waffe gerade auf einem Schlachtschiff. Es hat jedoch den Status einer Demonstration, nicht einer einsatzfähigen Waffe.

Answer 4

Bei den ballistischen Waffen gab es gerade bei den Wiederentdeckten Sternenbundwaffen viele Neuerungen, aber auch die ursprünglichen Autokanonen wurden weiterentwickelt - allerdings nur ihre Munition.

Die Liga freier Welten hat durch die Entwicklung des Leichten Gaussgeschützes eine Waffe entworfen, die problemlos ein Clan-Gaussgeschütz ersetzen kann, da es das selbe Gewicht und in etwa die selbe Größe hat. Allerdings hat diese Waffe durch den kleineren Kaliber zwar eine erheblich gesteigerte Reichweite, richtet allerdings auch nur noch den halben Schaden an.

Die LB-X und Ultra Autokanonen blieben lange Zeit unverändert, doch durch Eroberung mehrer entsprechender Clan-Waffen bekamen die Ingenieure der Inneren Sphäre Möglichkeiten aufgezeigt, auch die anderen Klassen dieser Waffen zu entwickeln. Der Vorteil ist die im Allgemeinen eine erhöhte Reichweite, die anderen Werte bleiben in etwa die selben. Nur sind gerade die 20er Autokanonen erheblich sperriger geworden.

Eine echte Neuentwicklung gab es auch, auch wenn es stark der Ultra-Autokanone ähnelt: die Rotationsautokanone. Sie hat eine bis zu sechs mal so hohe Feuerrate wie eine normale Autokanone. Dabei muss allerdings auch eine verminderte Reichweite, höheres Gewicht und erhöhte Ausfallwahrscheinlichkeit in Kauf genommen werden.

Answer 5

Die Frage ist doch eher, ob es ein Magnetfeld gibt, das mit vertretbarem technischen Aufwand den Nagel aus deinem Kopf kriegt. Haben wir nicht schon genug Waffen; war da nicht was mit der A-Bombe, die die Welt x-fach killt? Ein Nagel vorher ist da wohl nicht der Rede wert, errrgal, wie er beschleunigt wurde.