Longshot: extrem günstige Startkosten - Ins Weltall mit einem aufgeputschten Nazi-Geschütz

Warum nutzen wir Raketen, um kleine Satelliten ins All zu bringen? Laut CEO Mike Grace von Longshot haben Raketen enorme Vorteile als Kriegswaffen. Sie sind einfach herzustellen, leicht zu verstecken und in internationalen Konflikten mühelos zu bewegen.

Obwohl Verteidigungshaushalte die Entwicklung von Raketen finanziert haben, wurden andere, potenziell viel billigere Technologien zur Raumfahrt vernachlässigt. Das Geschäft mit Raketen hat uns auf den Mond gebracht. Grace erklärt dies detaillierter in einer äußerst unterhaltsamen und provokativen Präsentation, die er letzten Monat beim Space Workshop der Foresight Institute gehalten hat.



Grace ist nicht da, um sich über Raketen lustig zu machen. Seine Firma entwickelt eine alternative, wesentlich gewaltsamere Methode für Startmissionen in den Orbit. Während das Unternehmen SpinLaunch bereits seine Fähigkeit testet, ein Raumschiff in einer Zentrifugenkammer auf wahnsinnige RPMs zu beschleunigen und es buchstäblich in den Himmel zu schleudern, möchte Longshot die Aufgabe mit einem massiven mehrstufigen Druckluft-Geschütz erledigen.

Ein Geschütz, das auf mehrstufigen Geschossbeschleunigungsideen aus dem 19. Jahrhundert basiert. Wenn man die Reichweite und Anfangsgeschwindigkeit eines Geschützes radikal erhöhen möchte, stößt man auf ein Problem: Die Waffe selbst kann nur eine begrenzte Explosionskraft aufnehmen und das Gas kann sich nur bis zu einem bestimmten Punkt ausdehnen, bevor es dem Projektil keinen nutzbaren Schub mehr geben kann.

Mehrstufige "Beschleunigungsgeschütze" versuchen dieses Problem zu lösen, indem sie mit einer relativ kleinen Explosion starten, um das Geschoss in Bewegung zu setzen, ohne das Geschütz selbst zu zerstören, und dann während es den Lauf hinuntergeht zusätzliche Explosionen hinzufügt, die genau getimed werden, um dem Geschoss beim Vorbeigehen einen zusätzlichen Schub zu geben.

Hitlers mehrstufiges Beschleunigungsgeschütz

Der bekannteste Einsatz dieses Konzepts erfolgte im Zweiten Weltkrieg in dem V-3-Geschütz, auch bekannt als "Fleißiges Lieschen". Die Nazis begannen gegen Ende des Krieges mit der Produktion dieser Geschütze. Die Idee war, Batterien von 150m langen Tunneln in den Felsen an der westlichen Seite des von den Deutschen besetzten Teils Frankreichs zu graben und jeden Tunnel in ein mehrstufiges Geschütz umzuwandeln, indem sie dafür sorgten, dass feste Raketenbooster die Geschosse beschleunigten.

Man kann sich vorstellen, dass ein solches Geschütz schwer zu zielen ist. Es sollten permanent auf London gerichtet sein, das 165 km entfernt auf der anderen Seite des Ärmelkanals lag. Dort sollten sie regelmäßig 140 kg schwere Sprenggeschosse abfeuern, die ohne Vorwarnung oder erkennbare Bomberstaffeln wie eine größere und fernere Version der "Paris Guns" einschlagen sollten, die Deutschland im Ersten Weltkrieg ähnlich wirkungsvoll eingesetzt hatte.

Glücklicherweise kam es in London nicht so weit. Nach einer Reihe von enttäuschenden und manchmal katastrophalen Tests wurde die gesamte Anlage von der legendären "Dambusters"-Bomberstaffel der britischen Royal Air Force und einer Serie von 5400 kg schweren "Tallboy"-Tiefendurchdringungsbomben zerstört. Eine kleinere Version der V-3 schaffte es jedoch, einige 183 kleinere Sprenggeschosse über eine Strecke von 43 km von Deutschland nach Luxemburg abzufeuern, bei denen 10 Menschen getötet und 35 verletzt wurden, bevor sie abgebaut wurde, als klar wurde, dass das Gelände kurz vor der Eroberung durch US-Truppen stand.

Große mehrstufige Geschütze erwiesen sich also im Krieg als ziemlich wirkungslos. Zu groß, um bewegt, versteckt oder sogar gezielt zu werden, waren sie Gefangene – ganz zu schweigen davon, dass es den Deutschen schwerfiel, die Sprengzeitpunkte zu kontrollieren, und sie haben es nie geschafft, das Geschütz weiter als 93 km (58 Meilen) zu schießen, bevor das vielversprechendste Exemplar während des Testbetriebs explodierte.

Graham Bull und Projekt HARP

Das bedeutet jedoch nicht, dass die Grundidee eines Beschleunigungsgeschützes nicht für zivile Zwecke funktionieren kann, argumentiert Grace. Tatsächlich wurde, zumindest was kostengünstige Starts in den Orbit betrifft, die Idee, Raketen durch riesige Geschütze zu ersetzen, bereits Mitte der 1960er Jahre durch Geralds Bulls Projekt HARP bewiesen.

"Das sind zwei Schlachtschiff-Kanonen aus dem II. Weltkrieg, die mit Draht zusammengehalten werden", schwärmt Grace und zeigt auf ein Foto einer der 36,25 Meter dicken Kanonen von Projekt HARP. "Und diese Dinger haben 300 Kilogramm schwere Geschosse in über 350 Kilometer Höhe befördert. Und er hatte Pläne für ein mehrstufiges Raketenystem, das einen Cubesat – damals noch eine unbekannte Idee – in den Orbit hätte befördern können. Aber es war kein Würfel, sondern ein Puck. Und die Leute fragten: 'Und wie viele Vakuumröhren passen in deinen Puck?' Es war 1963! Was zum Teufel sollen wir damit machen?"

Das Projekt HARP wurde von der kanadischen Regierung eingestellt, und Bull wurde 1990 von Mossad-Agenten mit fünf Schüssen in den Kopf als Sicherheitsrisiko für Israel ermordet, nachdem er Saddam Hussein das HARP-Konzept vorgestellt und begonnen hatte, eine fast fünfmal größere Version zu entwickeln, die Raketen-gestützte Geschosse fast auf dem gesamten Weg von Bagdad nach New York City abfeuern oder 540 kg schwere Satelliten in den Orbit starten konnte.

Und nun zu Longshot

Entschuldigen Sie die umstrittenen Themen, aber das hat mir Spaß gemacht zu lesen. Was genau schlägt Longshot vor?

"Auf einer hohen Ebene ist Longshot ein Schussgerät, das durch Druckluft angetrieben wird", sagt CTO Nato Saichek. "Es gibt keinen Verbrennungsprozess... Der entscheidende Ansatz, der Longshot zum Funktionieren bringt, besteht darin, nicht nur von hinten zu drücken, sondern auch von den Seiten. Unser Geschoss hat einen langen, konischen Schwanz, der hinten herunterhängt und den wir von den Seiten zusammendrücken, ähnlich wie man Zahnpasta aus einer Tube drückt."

"Indem wir die Geometrie des Schwanzes nutzen, können wir das Geschoss viel schneller vorwärts bewegen als das Gas, das von den Seiten hereinkommt", fügt Grace hinzu. "Auf diese Weise können wir eine vergleichsweise langsame Flüssigkeit wie Druckluft nutzen und sie in eine Vorwärtsgeschwindigkeit des Geschosses verwandeln, die die Geschwindigkeit des Orbits erreicht."

Die sanftere Methode des Drucklufschusses bietet einige Vorteile. Sie sollte für das Geschütz einfacher sein als die explosions- oder raketenbetriebenen Vorgängermodelle. Außerdem kann das Geschütz schnell und einfach von Kompressorpumpen entlang der Laufstrecke "nachgeladen" werden. Dennoch sind die Zahlen im Zusammenhang mit Raumfahrtstarts beeindruckend.

"Ich gebe Ihnen das Bild eines orbitalen Starts von Longshot", sagt Saichek. "Wir haben zum Beispiel einen 10 Kilometer langen Betonzylinder mit einem Durchmesser von etwa 10 Fuß. Wir laden das Geschoss in das Geschütz, verschließen es und schießen es ab. In etwa einer Sekunde geht das Geschoss von einem Ende des Laufs zum anderen. Es verlässt diesen mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 Kilometern pro Sekunde (Mach 29). Das Geschoss wird von der Atmosphäre abgelenkt und schießt mit lautem Kreischen hinauf in die obere Stratosphäre. Es ist eine schnelle Lieferung in einen niedrigen Erdorbit. Und dann machen wir das Ganze nochmal. Und nochmal."

Obwohl es riesig ist, gibt es nichts Besonderes an dem eigentlichen Lauf selbst. "Er besteht aus dem gleichen Material, aus dem man auch Überführungen baut. Es ist Baustahl und Beton. Das System, das wir bauen – das auf dem Boden steht und die ganze Arbeit macht und ein Weltraumergebnis liefert – ist eigentlich Teil einer zivilen Infrastruktur."

Dennoch ist ein 10 Kilometer langer Lauf von allem eine ziemlich kostspielige Angelegenheit. Daher hat Longshot bereits in der Prototypenphase einen frühen Markt gefunden, um Geld zu generieren: Tests von hypersonischen Fahrzeugen. Das Team hat bereits einen Prototyp im kleineren Maßstab gebaut, der bereits Mach 2,2 bei der Mündungsgeschwindigkeit überschritten hat, und sobald sie Mach 5 erreicht haben, wird das Unternehmen seine Dienstleistungen an die aufstrebende Branche der hypersonischen Flugzeuge verkaufen können.

Natürlich wird Longshot nicht dazu verwendet, Menschen ins All zu befördern. Von null auf Mach 30 in einer Sekunde zu beschleunigen, klingt nach einer großartigen Möglichkeit, einen Menschen in einen zerfließenden Fleck zu verwandeln. Aber für lebendige, feste Gegenstände haben wir Raketen – was wir jedoch nicht haben, ist eine wirklich kostengünstige Methode, um nichverderbliche Güter in den Orbit zu befördern, die wir für umfangreiche Orbital- und Mondkonstruktionen benötigen werden.

Auch wenn bereits Sam Altman von OpenAI als Vorfinanzierung an Bord ist, gibt es noch viele Herausforderungen zu bewältigen. Es muss zum Beispiel entschieden werden, wo diese sechs Meilen langen Hyperschusswaffen untergebracht werden sollen, da jeder Start von einem erdbebensicheren und äußerst unsozialen hypersonischen Knall begleitet wird. Selbst wenn man diese in die Wüste stellt, könnte die Lautstärke ganze Ökosysteme taub machen.

Außerdem muss dafür gesorgt werden, dass der Betontunnel den auftretenden Kräften standhält. Und es muss ein Design für Startfahrzeuge entwickelt werden, die nicht nur den massiven Beschleunigungskräften standhalten können, sondern auch den brutalen ablativen Effekten, die auftreten, wenn man Dinge mit 30-facher Schallgeschwindigkeit durch die Atmosphäre befördert. In diesem Punkt ist Größe entscheidend.

"Es geht um den ballistischen Koeffizienten", erklärte Grace einem Zuhörer während der Foresight-Präsentation in einem schnellen und belehrenden Tonfall, der an eine aufgepeppte Version des Comic Book Guy aus den Simpsons erinnert. "Wenn man versucht, klein zu gehen, ist das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen schlecht und der Anteil des Fahrzeugs, der aus ablativem Material bestehen muss, ist sehr hoch und kann 100% überschreiten."

Große Startfahrzeuge hingegen können viel ablativen Schutz tragen und er macht nur einen kleinen Teil des gesamten Gewichts des Fahrzeugs aus, so dass viel Platz für eine Raketenstufe bleibt, um das Fahrzeug in den Orbit zu setzen, und natürlich für viel Nutzlast.

Wird dieses Projekt funktionieren oder ist Longshot ein Wagnis? Es ist schwer zu sagen. Aber zumindest ist es eine unglaublich unterhaltsame Idee, die wir gerne verfolgen möchten, allein schon um noch mehr Präsentationen von Mike Grace zu sehen. Leider ist er im folgenden Werbevideo etwas zurückhaltender und weniger kraftvoll bei seiner Sprache.