概述
通天鐵軌也叫質量投射器是藉助鐵軌發射飛機和飛船的潛在設計，能夠讓太空發射爆發一場革命。根據早期的設計，宇航局可以在甘迺迪航天中心鋪設一條2英里長鐵軌，用於將速度可達到10馬赫的運載飛機送入上層大氣。在此之後，第二級推進器將點火，負責將衛星或者飛船送入軌道。
發展歷史
通天鐵軌最初的理論見於1897年的科幻小說"ATriptoVenus"(往金星的旅程，作者JohnMunro)。書中把質量投射器命名為電子槍(Electricgun)，其形容為利用大量線圈在適當的時間改變磁性來得到發射
物的加速。而加速度可以控制在發射物能承受的程度。電子槍最理想的架設地點會為山邊，使電子槍成一個角度射出帶人的坐艙。坐艙另外會有火箭等裝備作出發射後的姿態調整。
現實中的質量投射器於1976出現測試的原型機：MassDriver1。主要由美國的太空研究學院(SpaceStudiesInstitute)興建。其作用主要為測試電磁投射器的特性和實用性。
電磁投射器有兩種方式可以作為太空船的推進裝置。第一種固定式的裝置為地面的巨型建設，直接把太空船加速投射。另一種方式則作為太空船上搭載的噴射裝置，把大質量的物體投射出太空船外以取得其反作用力作為推進之用。
原理
通天鐵軌原本是一種利用電磁投射原理開發的航天運輸器械。簡單地說，這是一座巨大的多段軌道炮，以洛侖茲力將航天載具逐級加速到第一宇宙速度，再由衛星軌道上的人員進行回收。這與傳統的火箭運載相比，不但高效，而且還廉價。主要用於將太空飛行載具加速到一定速度以減少前往太空所消耗的能量、增載入運量。而在載運貨物的貢獻上比載人更大、因為人可以承受的重力有限。如果只運送貨物來說、可能可以直接加速到可以脫離地球重力的速度。大多數質量加速器在位於赤道附近，因為這裡有利達到500m/s2的第一加速度。質量加速器是重要的戰略目標，因為它是唯一可以低成本和快速地將大量物資送進宇宙的方法。而且加速器需要承受極大的作用力，對材料選用和工序有很高的要求。故此質量加速器是難於修建的。
存在挑戰
“發射鐵軌”這是一座巨大的多段軌道炮，以洛侖茲力將航天載具逐級加速到第一宇宙速度，再由衛星軌道上的人員進行回收。這與傳統的火箭運載相比，不但高效，而且還廉價。主要用於將太空飛行載具加速到一定速度以減少前往太空所消耗的能量、增載入運量。而在載運貨物的貢獻上比載人更大、因為人可以承受的重力有限。如果只運送貨物來說、可能可以直接加速到可以脫離地球重力的速度。大多數質量加速器在位於赤道附近，因為這裡有利達到500m/s2的第一加速度。質量加速器是重要的戰略目標，因為它是唯一可以低成本和快速地將大量物資送進宇宙的方法。而且加速器需要承受極大的作用力，對材料選用和工序有很高的要求。故此質量加速器是難於修建的。
這種方式將面臨一些挑戰。宇航局的科學家表示，在一條帶電鐵軌上進行發射時，鐵軌本身必須能夠承受住速度10倍於過山車鐵軌的高速考驗。過山車的速度通常在每小時60英里(約合每小時100公里)左右。除了藉助鐵軌，宇航局的科學家同樣考慮其他一些方式，為鐵軌發射飛行器提供能量。一項採用空氣推進的鐵軌發射者研究正在進行當中。目前，斯塔爾的小組正向宇航局的革新技術計畫申請更多資金，以完成這項研究。宇航局位於阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾航天中心的工程師對一個基於鐵軌的系統進行了測試。該系統採用磁懸浮方式，讓飛行器達到發射速度。
幾種構想
超音速衝壓噴氣太空發射平台
通天鐵軌早期的一項提議建議為運載飛機安裝超音速衝壓噴氣發動機。藉助於這種依靠超音速燃燒推進的噴氣發動機，運載飛機的速度最大可達到10馬赫。在進入上層大氣層之後，飛機尾部類似火箭第
二級的推進器將點火，負責將小型有效載荷艙或者太空艙送入軌道。完成高空發射之後，運載飛機將重返地球並在跑道上降落，而後再準備下一次飛行。
固定式的質量投射器
因為地球的重力，使得興建質量投射器有著不少的困難。而且在濃密的大氣圈中除了會因為空氣阻力而使投射出去的物體減速外，同時亦會使太高速的物體在空氣磨擦下產生難以承受的高熱，因此難以達到第一宇宙速(7.8km/s)。因此計畫多為把固定式的質量投射器設定在月球這些沒有大氣層的小型星體上面。這些在月球或小行星上設定的質量投射器計畫多為太空建設的一環，例如在拉格朗日點興建太空殖民衛星的計畫就有從月球設定質量投射器發射月球挖掘到的資源的計畫。
太空船搭載的質量投射器
因為質量投射器幾乎可以投射任何有質量的物質，因此在有著穩定電能供給的長距航行太空船上是一種頗為理想的選擇。利用質量投射器就能使用任何在宇宙取得的質量作為推進劑。因為電能的輸出要多及穩定，因此現階段都以核動力的太空船為配搭設計。這種太空船的缺點則是其投射出去的物質會以非常危險的速度前進，使得這種推進方式難以被使用在固定航度上面。對應的理論現在主要以只能發射粉狀物為主。但是因為動能還是存在，所以對該軌道的影響還是存在。更加主動的理論則是把質量以超越第三宇宙速的速度發射出去，好讓其脫離太陽系的重力圈。
混合式的質量投射器
還有一種做法則為固定式的質量投射器把推進質量投射到太空船上面，太空船上的質量投射器再把這些質量發射出去。這樣的情況下，太空船就不必要自己去找尋投射的質量。這種系統還能夠同時輸送其他有用物資到太空船上，例如作為電力來源的燃料或核源料。
