Как потратить полмиллиарда долларов впустую? Построить рейлган лучше, чем в Quake
217
30 марта 2019 в 8:00
Автор: Ян Альшевский. Фото: wikimedia.org, испытания рейлгана в 2008 году
Как потратить полмиллиарда долларов впустую? Построить рейлган лучше, чем в Quake

Когда слышишь слова «рейлган» или «рельсотрон», практически сразу на ум приходит одна из ранних игр серии Quake — именно там можно встретить это смертоносное оружие. В умелых руках оно открывало дорогу к безоговорочной победе, в неумелых же оказывалось бесполезной штукой. Ну а кто-то вспомнит «винтовку Гаусса» из Fallout. Наверное, инженеры, вдоволь наигравшись, решили попробовать реализовать нечто подобное в жизни.

Содержание

Прототип рейлгана на 32 мегаджоуля

Короткий экскурс в историю

Конечно, идея и концепция подобного оружия появились давно — говорят, где-то в середине позапрошлого века. Первый шаг к созданию установки, которая для разгона снаряда использует электромагнитное поле, сделал физик Кристиан Биркеланд. Позже, уже в 1901 году, он описывал метод ускорения предмета с помощью электромагнитного поля и, как утверждают некоторые источники, смог выпустить из собранного прототипа снаряд массой 500 г с начальной скоростью 50 м/с.

Карл Фридрих Гаусс, с которого все и началось. Хотя он об этом не знает

Более реалистичную концепцию «электрической пушки» придумал француз Андре Луис-Октав Фошон-Вилюпле, оформивший в 20-х годах прошлого века несколько патентов. Идея не получила развития из-за технических ограничений, да и военным было достаточно мощности существовавшего тогда оружия, которое можно было производить массово и недорого. По своей эффективности оно всех устраивало.

Под концепцией рельсотрона, к слову, объединены различные технологии и их комбинации: нельзя однозначно утверждать, что существует единственный способ запуска снаряда, — упоминаются семь базовых типов.

В определенный момент казалось возможным дополнительно применять твердые и жидкие виды топлива для получения более мощного импульса, а под конец Второй мировой войны в Германии предложили задействовать плазму в качестве компонента для разгона снаряда.

Нет, это не рейлган нацистов и не робот времен Второй мировой. Но идея неплохая

Во время экспериментов немецким инженерам якобы удалось запустить 10-граммовый алюминиевый цилиндр с начальной скоростью 1210 м/с.

Тогда же появился концепт аналога пушки Гаусса, однако построить его не удалось. Как выяснилось уже после войны (когда ученые провели более подробные изыскания), для запуска снарядов потребовалось бы невероятное по тем временам количество энергии. С тех пор мало что изменилось.

В 60-х годах ученые смогли сконструировать рейлган для научных целей — благо появился мощнейший униполярный генератор. Вышел массивный, потребляющий много энергии эксперимент. Военные пока оставались ни с чем.

Тот самый униполярный генератор

По отдельным данным, которые сложно проверить, советские ученые якобы смогли разогнать 1,3-граммовый снаряд до скорости 4900 м/с. Не исключено, что это ошибка, подобная случившейся в 2016 году. Тогда в СМИ появилась информация об успешном испытании российского рейлгана: реальная скорость в 10 800 км/ч по каким-то причинам превратилась в 11 км/с и с тех пор тиражируется некоторыми изданиями.



Активная же разработка рейлганов для военных началась с середины нулевых. До этого существовал ряд проектов — в 80-х и 90-х годах, — однако заметно продвинуться инженеры-физики не смогли. Дело сдвинулось с мертвой точки лишь после 2011 года, но сейчас прогресс оценивают как спорный и недостаточный. Почему спорный? Потому что характерные для оружия проблемы решить так и не удалось.

Что касается термина «рельсотрон», то его автором называют советского физика Льва Арцимовича.

Как это работает?

Если совсем просто, в рейлгане есть две «рельсы» с положительным и отрицательным зарядом, энергия подается из внешнего источника тока. Установленный между направляющими рельсами снаряд замыкает цепь. Создается электромагнитное поле, по которому и разгоняется болванка. Плазма позади нее может использоваться в качестве дополнительного «ускорителя». Не исключено ее применение как собственно «снаряда», но малоэффективного — он быстро «растворяется».

«Пуля» для рейлгана

На запуск легкого снаряда с высокой скоростью требуется сравнительно мало энергии, однако миниатюрные шарики диаметром в несколько миллиметров или сантиметров интересны ученым, а не военным. Может, когда придумают ручные рейлганы, такие «пули» как раз и понадобятся, но пока речь об этом не идет.

С зарядами потяжелее, обладающими необходимой для уничтожения защиты массой, начинаются проблемы, но ведь именно благодаря накопленной кинетической энергии летящая «гиря» способна нанести серьезный ущерб (или, если судить по демонстрационным роликам, сделать набор аккуратных дырок). Сейчас говорят о 15—25 МВт на установку. Это очень много — больше, чем может обеспечить средних размеров военный корабль.



Оптимистично настроенные сторонники нового типа оружия из военных стараются показать как можно более впечатляющие цифры: скорость — выше 10 махов, дальность — чуть ли не 360 км. Но это из разряда совсем уж фантастики. Пока результаты намного скромнее — до 7 махов. Данные о дальности очень различаются, но до «проектных» совсем не дотягивают.

Зачем военным нужен рельсотрон?

Рельсотрон позволяет запустить снаряд с небольшим весом на скорости, превышающей 2500 м/с. Данное ограничение актуально для существующей артиллерии, что обусловлено ее конструкционными особенностями, а также свойствами материалов, которые подвергаются серьезной нагрузке при каждом выстреле.

Прототип, 2012 год

Эффективная дальность стрельбы из рейлганов, говорят реалисты, в теории может достигать 200 км, а скорость полета снаряда в 7 махов значительно затруднит защиту от него. Расчет, обслуживающий рельсотрон, находится далеко за линией фронта. Плюс высокая точность. Если цель неподвижна.

При размещении на корабле повышается общая безопасность судна, ведь отпадает необходимость перевозить значительные запасы взрывчатки. Боеприпасы занимают меньше места и весят не так много, как традиционные, к тому же могут стоить дешевле.

Рейлганы, лелеют надежду американские военные, смогут использоваться и в составе систем ПВО — вероятно, любой пилотируемый самолет из существующих имеет скорость ниже, чем у железной чушки, выпущенной из «оружия будущего». Впрочем, то же касается и беспилотных летательных аппаратов, а также ракет разных типов, но на сравнительно небольшой дистанции (остается вопрос точности на большом расстоянии).

Минусы рейлганов

В первую очередь — чрезвычайно высокое энергопотребление. Да, эскадренный миноносец класса Zumwalt имеет запас на 58 МВт, половину которого заберет рельсотрон, но таких кораблей мало (3 вместо 32) и вряд ли их повально будут оснащать рейлганами.

Кроме того, существующие установки имеют значительные габариты. Дальность (гипотетическая) стрельбы хоть и впечатляющая, однако траектория полета болванки не корректируется — на снаряде нельзя разместить какие-либо системы управления. По этой причине выстрел за горизонт может оказаться неточным, ведь придется учитывать больше факторов, в том числе рельеф — выстрелить по прямой не получится. Нельзя и «навесить» на болванку взрывчатое вещество для увеличения ее поражающей силы.

То, что снаряды стоят «сущие копейки», лишь прогноз, так как пока они обходятся недешево — около $50 тыс. за выстрел. Не так дорого, как выпустить реактивный снаряд за миллион долларов, зато сравнимо с запуском управляемого снаряда M712 Copperhead — те же деньги, только не надо выпускать новое оборудование. Хотя это перебрасывание плюсами и минусами можно продолжать почти бесконечно: тот же Copperhead медленнее и летит недалеко, весит много…

Но самый главный минус рейлганов — существующие прототипы способны сделать лишь пару выстрелов до выхода «ствола» из строя.

Что уже существует сегодня?

Крупнейшие инвестиции в оружие нового поколения, как нетрудно догадаться, направляют США. По крайней мере, официально. Не так давно в дело включился Китай, уже добившийся заметных успехов (но это не точно). Россия тоже проводила несколько испытаний.

Как говорилось выше, практически каждый шаг для достижения цели сопровождается противовесом «но». И вот доказательства.

В 2014 году американский адмирал Джонатан Гринерт многообещающе заявил: военно-морские силы намерены начать использование электромагнитных пушек в 2016 году, а первым кораблем, оснащенным рельсотроном, должен стать USNS Millinocket. Он действительно получил установку, но лишь на рендерах, а также в качестве очень дорогостоящего муляжа. Военные не смогли придумать, как обеспечить питание и охлаждение футуристичного орудия. Да и места для размещения всей системы не нашлось.

В 2017-м компания General Atomics с гордостью сообщила о создании нового типа импульсного «аккумулятора» — системы, способной высвобождать огромное количество энергии за очень короткий промежуток времени. То, что требуется военным для обеспечения скорострельности рейлганов. Вопрос отчасти решен, однако появление орудий с «бесконечными» боеприпасами все так же ожидается не ранее 2025 года.



В 2018 году уже Китай объявил о создании мощнейшего рельсотрона. Точнее, источника энергии для него. Местная пресса ограничилась похвальбой в адрес ученых и сообщением об успешных испытаниях. На этом все: никаких технических подробностей — не было информации даже о количестве выстрелов.

Не спят и в Турции:



На разработку рейлганов тратятся сотни миллионов долларов. Только на «преодоление технических сложностей» в последний год в США направлено $45,8 млн. Американцы хотели поставить рельсотрон на «уставший» M2 Bradley. Видимо, этому не суждено случиться. Постепенно военные разочаровываются в инициативе, направляя средства на разработку других типов перспективного оружия — лазеров и так называемых Hyper Velocity Projectile (HPV) — управляемых снарядов, использование которых возможно не только в существующих системах ведения огня, но и в рейлганах (пока не ясно как). Кроме того, вокруг рельсотронов больше тайн, чем откровений — так бывает, когда что-то не получается, но надо надувать щеки. Если коротко: «оружие будущего» оружием будущего и остается.

Не исключено, что постепенно то, что задумывалось как рейлган, превратится в нечто иное — менее дорогое, более простое в реализации, но, возможно, не обладающее описанными фантастическими возможностями. Зато реализуемое. Пока же геймер, вооруженный рельсотроном, страшит больше, чем экспериментальные установки на американских кораблях и тестовых полигонах.



Список источников: TheDrive, Extremetech, ABC, ONR, Naval Technology, The Independent, Techcrunch, Realcleardefense, Nationalinterest, Wired.

Читайте также:

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Быстрая связь с редакцией: читайте паблик-чат Onliner и пишите нам в Viber!

Перепечатка текста и фотографий Onliner без разрешения редакции запрещена. nak@onliner.by

Автор: Ян Альшевский. Фото: wikimedia.org, испытания рейлгана в 2008 году