Preiswerter Schuss ins Blaue

Raketen, schön und gut, sind bewährt und einigermaßen zuverlässig, doch sie haben drei Nachteile: Erstens, sie sind meistens nur einmal einsetzbar. Zweitens, sie müssen den Treibstoff, der sie nach oben schießt, mit sich tragen. Und drittens, sie befördern - neben der Nutzlast - auch sich selbst ins All, was gar nicht nötig wäre. Warum also nicht das eigentliche Transportmedium auf dem Boden belassen, auf den Treibstoff ganz verzichten oder ihn aus der Luft gewinnen? Elektromagnetische Beschleuniger nennen sich Konzepte für eine Art überdimensionale Kanonen, die Lasten in den Weltraum schießen.

"Nach der Zündung eines Raketentriebwerks ist der Schub zunächst gering. Erst in größerer Höhe nimmt das Tempo zu. Bei elektromagnetischen Beschleunigern verhält es sich umgekehrt, so wie bei einer Waffe: Sie starten mit maximaler Geschwindigkeit. Wenn das Projektil aufsteigt, wird es durch atmosphärische Einflüsse abgebremst, durch Wind und den Luftwiderstand. Die Abschussvorrichtung selbst jedoch bleibt auf dem Boden und muss nicht mit viel Treibstoff ebenfalls hochgeschossen werden."

Ian McNab vom Institut für fortgeschrittene Technologie der Universität von Texas in Austin. Die Kunst bei derartigen Abschussrampen besteht darin, ein Projektil elektromagnetisch so zu beschleunigen, dass seine Geschwindigkeit ausreicht, dem Anziehungsbereich der Erde zu entkommen, bevor es abbremst und zurückfällt auf die Oberfläche. Diese Grenze liegt bei etwa elf Kilometern pro Sekunde. Dazu müsste die "Kanone" eine bestimmte Länge haben sowie einen bestimmen Durchmesser für die Nutzlast.

"Ein solches elektromagnetisches Startsystem hätte eine längliche Struktur. Seine Ausmaße werden bestimmt von den Beschleunigungskräften, die das Projektil aushalten kann. Wenn die Nutzlasten hohen Beschleunigungen standhalten können, wäre die Startröhre eher kurz, würde das Projektil aber schnell auf ein hohes Tempo bringen. Ist die Nutzlast eher zerbrechlich, müsste der Lauf länger sein. Wir rechnen damit, dass ein Start von der Erde aus eine im Schnitt etwa anderthalb Kilometer lange Beschleunigungsröhre erfordern würde."

Die Projektile würden innerhalb dieser Röhre von elektromagnetischen Kräften in einem schwebenden Zustand gehalten und beschleunigt, ähnlich des Transrapid-Prinzips. Derzeit experimentieren die USA, Russland und Europa mit solchen überdimensionalen Kanonen. Der Raumfahrtkonzern EADS Space Transportation testet in Norwegen das Konzept Railgun im Auftrag der europäischen Weltraumagentur Esa. Hierbei wird ein rot-weißes Projektil von einer sich aufrichtenden Abschussrampe auf eine Parabelbahn geschossen und seine Nutzlast am höchsten Punkt ausgesetzt.

"Um von der Erde aus zu starten, böte sich ein Berg an. Außerdem sollte der Abschussort nahe am Äquator sein. Da die Erde dort mit fast vierhundert Metern pro Sekunde rotiert, könnte ein Geschoss diesen Schwung mitnehmen. Ein solches System könnte verkleinert auch an Bord eines Flugzeugs funktionieren. Es könnte die Beschleunigungsröhre in seinem Rumpf auf eine Höhe von vielleicht sechzehn Kilometer tragen. Damit wäre ein Großteil des atmosphärischen Bremseffektes ausgeschaltet."

Nanosat heißt dieses Konzept, bei dem kleine Satelliten aus dem Bauch eines Flugzeuges heraus geschossen werden. Nutzlasten erst einmal konventionell auf größere Höhen zu tragen, ist auch eine Idee der Universität von Washington in Seattle. Carl Knowlen von der dortigen Abteilung für Luft- und Raumfahrt schlägt vor, luftatmende Triebwerke als Beschleuniger für Projektile umzufunktionieren.

"Wir wollen einen solchen Ramjet-Motor auf eine hohe Geschwindigkeit bringen. Die Luft kann diesem Triebwerk nicht ausweichen. Sie wird komprimiert, eingesogen, mit einer mitgeführten Treibstoffkomponente angereichert und entzündet. Der so entstehende Druck beschleunigt die nach der Zündung austretenden Gase, die aus dem Triebwerk austreten und den gesamten Motor so antreiben."

An Bord eines Flugzeugs würde ein solcher Ram-Beschleuniger also sein eigenes Antriebsmedium durchfliegen, den Sauerstoff der Luft nämlich. Diese Treibstoffkomponente müsste nicht vom Boden aus mitgeführt werden. Antriebe für Raketenflugzeuge dieser Art hat die US-Raumfahrtbehörde Nasa bereits getestet, jedoch noch nicht als Kanone für Projektile. Erste Versuche der University of Washington haben eine Nutzlast von 300 Kilogramm auf sechs Kilometer pro Sekunde beschleunigt. Dies reicht noch nicht, um der Erdanziehung zu entrinnen, so dass eine zweite Stufe mit herkömmlichem Raketenmotor zünden und die Nutzlast auf eine Umlaufbahn tragen müsste.