В конце прошлого года в США было объявлено об успешном испытании прототипа рельсовой электромагнитной пушки (рельсотрона), предназначенной для вооружения перспективных кораблей флота. Это испытание вызвало повышенный интерес и в СМИ, и у публики. Что же случилось и что это за оружие? И какие перспективы у данного вида «оружия на новых физических принципах»(ОНФП), как его называют в ОПК России?
Снаряд едет по рельсам
Испытания были проведены в Центре разработки надводного вооружения ВМС США Далгрен (NSWCDD). Рельсотрон создавается американским филиалом британской фирмы BAE Systems. В ходе испытаний он якобы показал дульную энергию 33 мегаджоуля (МДж), а 10 кг снаряд достиг скорости в 5М (Махов) – 5 скоростей звука. Этой энергии, по заявлениям разработчиков, достаточно, чтобы разогнать 32-тонный автобус до 160км/ч. Или же 10 кг снаряд запустить со скоростью 5М на дальность порядка 180-200км. Разработчики в рекламном рвении, конечно, пошли и далее, сообщив, что стрелять из такой пушки оснащенный ею корабль сможет 6-12 раз в минуту, поражая как площадные, так и точечные и даже движущиеся(!) цели. И, мол, совсем недорого и просто, и без взрывчатки в заряде и в самом снаряде, то есть и снабжение упрощается. По сообщению NSWCDD, такой электромагнитной пушкой можно оснастить перспективные эсминцы-суперкорабли типа «Цумвальт». Этот странный класс оказался безумно дорог и сложен даже без рельсовой пушки, поэтому их будет построено не более 3 штук. NSWCDD также утверждает, что их пушка сможет заменить традиционную артустановку и обычных эсминцев типа «Арли Бёрк».
Как говорится, если слышишь столь обширные обещания – смотри в оба, тебя могут обмануть.
Как устроена электромагнитная пушка
Первая подобная конструкция была запатентована еще 160 лет назад. Более-менее реальные конструкции начали патентоваться в конце 19-начале 20 веков. Первые опытные образцы – в 20-40х годах.
Само понятие «рельсотрон» («рэйлган» - если брать кальку с английского) сейчас известно многим по фантастическим книгам, фильмам и по компьютерным «стрелялкам». Там это убойная ручная пушка, из которой с неким «электрическим» звуком что-то вылетает с огромной скоростью и убивает супостата, правда, требуется длительная перезарядка. Реальность, конечно, от фантастики отличается. Электромагнитная рельсовая пушка - оружие, основанное на превращении электрической энергии в кинетическую энергию снаряда. Еще ее называют рельсовым ускорителем масс или просто электромагнитной пушкой (ЭМ-пушкой). Многие слышали также название «пушка Гаусса», но это другая разновидность электромагнитных ускорителей массы, как такие системы называют.
Снаряд в рельсотроне разгоняется сильным электромагнитным полем и при разгоне движется по двум длинным параллельным рельсам. На два параллельных проводника в виде рельс подается огромное напряжение. На рельсах лежит либо проводящий снаряд либо перемычка-поддон, через которую пойдет ток и которая разгонит основной снаряд, который, может, быть, например, из непроводящего пластика. Школьный учебник физики говорит, что ток неизбежно создает магнитное поле, которое находится вокруг проводника. Направление поля определяется «правилом левой руки». Именно это поле разгоняет либо проводящий снаряд, либо поддон-перемычку, который, после выхода из ствола, разрушается, освобождая снаряд.
Плюсом данного оружия является то, что снаряд можно разогнать, в теории, до очень больших скоростей, недостижимых ни современным пушками с пороховыми снарядами, ни пушками на жидких метательных веществах. Утверждается, что максимальные скорости могут достигать и 10-15, и даже 40-50 км/с. В теории нет никаких ограничений, в отличие от лазеров, в применении таких пушек как в условиях земной атмосферы, так и в космосе. Такой скоростной снаряд может пригодиться и в борьбе с танками, и на самих танках, и в качестве средства ПВО или ПРО. Но это в теории, а на практике все намного грустнее.
Не так все просто
Для начала заметим, что о скоростях в 50км/с и даже 10км/с стоит сразу забыть. Никакой снаряд разгона в атмосфере до таких скоростей не выдержит – расплавится. Да и сопротивление воздуха мигом лишит его скорости. Кроме того, существует обоснованное научное мнение, что скорости выше 5км/с для рельсовых пушек недоступны в принципе – вихревые токи, возникающие в снаряде и пушке, не позволят. Можно ли перескочить через этот барьер – покажет время. Но пока нельзя. Разгону до сумасшедших скоростей мешает также то, что для разгона потребуется рельсотрон очень большой длины, например, метров 100-200. Ну и как его использовать для военных целей? Как наводить и где разместить? Даже 10-метровый рельсотрон не поместится никуда, кроме крупного боевого корабля, куда его и хотят впихнуть разработчики.
Кроме того, вихревые токи не позволяют применять внутри снарядов взрывчатку – может сдетонировать при разгоне из-за разогрева снаряда. Да и вообще какую-либо электронику, как и системы коррекции в полете – тоже нельзя, выйдут из строя. Или ускорение не позволит, или наводимые в рельсотроне токи. Значит, никакой возможности скорректировать полет снаряда нет, как и навести его на цель. Он слепо летит к цели. И поражает ее только своей кинетической энергией. Ну и кого можно поразить с боевого корабля 10-15кг снарядом? Другой корабль? В него просто не удастся с расстояния в 100-200км попасть неуправляемым снарядом – он же не стоит на месте. Да и брони на современных кораблях почти не бывает – скоростная «болванка» без взрывчатки просто прошьет его, не причинив заметного вреда, если попадет не в уязвимую точку. А разброс при стрельбе из такого орудия будет огромным, возможно, не меньшим, чем у классических сверхдальнобойных орудий, существовавших в первую и вторую мировые войны. Из них не всегда удавалось попасть даже в город. Тем более, что снаряд рельсотрона стабилизировать вращением нельзя, как классический снаряд нарезной пушки. А стабилизация крылышками, как это сделано в танковых гладкоствольных пушках – годится лишь для небольших дистанций стрельбы.
И что в городе или на линиях укреплений противника можно разрушить такими снарядами? Дома? ДОТы ? Тут тоже нужна взрывчатка, летящий со скоростью несколько километров в секунду стальной «лом» просто сделает дыру в бетоне - и все. ДОТ или дом никуда не денутся.
Часы с чемоданом батареек
Да и скорострельность обещанной ВМС США чудо-пушки всего 6-12 выстрелов в минуту. При этом финальный образец этого рельсотрона должен быть вдвое мощнее – 63 МДж. А пиковая мощность орудия будет такой, что даже «чудо-эсминцу» типа «Цумвальт» придется выключать часть радаров и систем управления, и даже замедлить ход до минимального. Каждый выстрел потребует до 40 мегаватт - половины энергии, вырабатываемой этим кораблем. Естественно, при стрельбе он превратится в слепую и глухую мишень. Кроме того, такое орудие требует громоздких конденсаторных батарей для накопления энергии. В общем, напоминает известный анекдот про отличные часы со всеми наворотами, но с тяжелыми батарейками в чемодане.
А обычная артустановка современных кораблей способна обрушить на цель в минуту до 45-90 30-килограммовых снарядов, со взрывчаткой внутри или даже кассетных, или управляемых и повышенной дальности. Причем при копеечных затратах и почти без потребления электроэнергии.
В связи с этой же проблемой – где взять прорву электроэнергии, невозможно размещение такой пушки и на танках, хотя работы в этой области идут давно. Не прицепишь же, в самом деле, к танку прицеп с атомной электростанцией! А жаль – именно в этой области применение кинетических боеприпасов без взрывчатки внутри вполне возможно, ведь современные подкалиберные снаряды именно такие.
Применение в авиации и космосе, кроме энергетической проблемы, тормозится и массой и габаритами подобных орудий. Уменьшить массу возможно, перейдя на сверхпроводящие магниты – но тут же потребуется обеспечить охлаждение их до сверхнизких температур.
Другие варианты
В общем, несмотря на очевидные плюсы таких орудий, «энергетический голод» человечества в виде отсутствия сверхмощных, легких и компактных источников и накопителей энергии, пока не позволяет сделать их реальной военной технологией. Пока это лишь «утоление любопытства ученых за государственный счет» с возможной перспективой. Но военные надеются, что все переменится, а ученые ищут решения. Одним из вариантов является преобразование энергии детонации взрывчатки, подрываемой в специальной камере, в электрическую энергию, направляемую в орудие. По такому пути, в частности, пошли наши ученые, хотя такие же работы ведутся и на Западе. Существуют и опытные образцы так называемых электротермических и электротермохимических орудий. В них снаряд разгоняется как от энергии метательного порохового заряда, так и разгоняемой в электромагнитном поле раскаленной плазмы. Все эти орудия требуют значительно меньше электроэнергии, потому считаются перспективными для танков и прочих автономных боевых систем. Но пока до принятия их на вооружение тоже очень далеко.
А что в России?
Работы в области электромагнитных ускорителей массы, то есть ЭМ-орудий, в СССР шли давно. Идут они и в России, правда, под строжайшим грифом секретности. Даже о лазерном оружии известно больше. Однако, кое-что известно. Например, в Объединеннном институте высоких температур РАН были созданы электротермохимические пушки, встроенные внутрь одноразового взрывомагнитного генератора. В разработке этих генераторов и оружия, использующего электромагнитный импульс, Россия традиционно сильна (см. АН … про ЭМ-пушки). Такая «пушка-патрон» уже сейчас способна разогнать небольшой снарядик до 4-5км/с, одновременно поражая электронику цели направленным электромагнитным импульсом. Подобная схема применима, например, для построения систем ПВО или ПРО «последнего рубежа». Там же испытывается и танковая электротермическая пушка. Создаются и испытываются и рельсовые пушки, в том числе большой мощности.
Стреляем самолетами
Еще одним полезным применением ЭМ-орудий является создание электромагнитной катапульты для авианосцев. Подобная катапульта создается в настоящее время в США для нового авианосца «Дж. Форд» и в Англии, для авианосца «Куин Элизабет». Ей планируется, в случае успеха, заменить паровые катапульты, которыми самолеты запускаются с начала 50х годов. Тогда ими заменили гидравлические катапульты, мощности которых не хватало для запуска более тяжелых и скоростных реактивных машин. Плюсами электромагнитной катапульты является отсутствие большого расхода пара при взлете авиагруппы, что являлось проблемой для неядерных авианосцев и возможность достижения больших взлетных скоростей и масс запускаемых самолетов. Меньше ограничений у такой катапульты и в полярных районах, где паровые катапульты преследует опасность образования наледи и отказа. Правда, будет такая катапульта на новых авианосцах или пока нет – решат только после испытаний прототипа в 2012г. В связи с этим интересно, ведутся ли подобные работы по катапультам новых «морских авианесущих комплексов», как называют разрабатываемые новые российские авианосцы. Ведь эксплуатация им предстоит в том числе и на нашем Севере. Пока никакой информации на эту тему нет. Но в России отсутствие информации зачастую говорит как раз об интенсивности работ, а не об их отсутствии. Поживем – увидим.