Новое оружие России: Рельсотрон Арцимовича

Несмотря на губительные реформы в наших Вооруженных силах, армейский научно-технический интеллект не стоит на месте, продолжаются разработки новых видов оружия, способных коренным образом изменить не только характер современного боя, но и соотношение сил в системе военного противостояния на мировой арене. О некоторых из них мы расскажем в материалах под рубрикой «Новое оружие России».

Шатурское чудо

Недавно в лаборатории Шатурского филиала Объединенного института высоких температур Российской академии наук были проведены испытания уникального устройства — рельсотрона Арцимовича, который представляет собой электромагнитную пушку, стреляющую пока очень маленькими снарядами — массой до трех граммов. Однако разрушительные способности такой «горошины» поразительны. Достаточно сказать, что поставленная на её пути стальная пластина просто-напросто испарилась, превратившись в плазму. Все дело в гигантской скорости, придаваемой снаряду электромагнитным ускорителем, используемым вместо традиционного пороха.

После испытаний директор Шатурского филиала Объединенного института высоких температур РАН Алексей Шурупов сообщил присутствовавшим журналистам:

— В наших лабораторных испытаниях максимальная скорость достигла 6,25 километра в секунду при массе снаряда в несколько грамм (примерно три грамма). Это очень близко к первой космической скорости.

Что же это за пушка, и какие возможности она сулит?

Принцип Гаусса

Для начала нужно отметить, что поиски альтернативы использованию пороха в качестве рабочего вещества для разгона снаряда в стволе орудия начались еще в начале прошлого века. Как известно, пороховые газы обладают достаточно большим молекулярным весом и, как следствие, относительно малой скоростью расширения. Предельная скорость, достигаемая снарядом в традиционных артиллерийских системах, ограничена величиной порядка 2−2,5 км/с. Это не так уж много, если стоит задача одним выстрелом прошивать броню вражеского танка или корабля.

Считается, что первыми выдвинули идею электромагнитной пушки французские инженеры Фашон и Виллепле еще в 1916 году. Основываясь на принципе индукции Карла Гаусса, они использовали в качестве ствола цепочку катушек-соленоидов, на которые последовательно подавался ток. Их действующая модель индукционной пушки разогнала снаряд массой 50 грамм до скорости 200 метров в секунду. По сравнению с пороховыми артиллерийскими установками результат, конечно, получился достаточно скромный, однако показавший принципиальную возможность создания оружия, в котором снаряд разгоняется без помощи пороховых газов. На самом деле, еще за год до Фашона и Виллепле русские инженеры Подольский и Ямпольский разработали проект 50-метровой «магнитно-фугальной» пушки, действующей по аналогичному принципу. Однако финансирования для воплощения своей идеи в жизнь им получить не удалось. Впрочем, и у французов дальше модели «пушки Гаусса» дело не пошло, поскольку для того времени разработки казались слишком фантастическими. К тому же эта новинка, как уже отмечалось, не давала преимуществ относительно пороха.

— Систематические научные работы по созданию принципиально новых электродинамических ускорителей массы (ЭДУМ) начались в мире в 50-х годах XX века, — рассказал корреспонденту «СП» эксперт инфоцентра «Оружие России» полковник запаса Александр Ковлер. — Одним из родоначальников отечественных разработок в этой области был выдающийся советский ученый, исследователь плазмы Л.А. Арцимович, который ввел в отечественную терминологию понятие «рельсотрон» (в англоязычной литературе принят термин «railgun») для обозначения одной из разновидностей ЭДУМ. Идея рельсотрона была прорывной в области развития электромагнитных ускорителей. Он представляют собой систему, состоящую из источника электроэнергии, коммутационной аппаратуры и электродов в виде параллельных электропроводящих рельсов длиной от 1 до 5 метров, находящихся в стволе на небольшом расстоянии друг от друга (порядка 1 см). Электрический ток от источника энергии подводится к одному рельсу и возвращается через плавкую вставку, находящуюся за ускоряемым телом и замыкающую электрическую цепь на второй рельс. В момент подачи высокого напряжения на рельсы вставка моментально сгорает, превращаясь в облако плазмы (его называют «плазменным поршнем» или «плазменной арматурой»). Ток, протекающий в рельсах и поршне, образует между рельсами сильное магнитное поле. Взаимодействие магнитного потока с током, протекающим через плазму, генерирует электромагнитную силу Лоренца, толкающую ускоряемое тело вдоль рельсов.

Рельсотроны позволяют ускорять небольшие тела (до 100 г) до скоростей 6−10 км/сек. Собственно, можно обойтись вообще без снаряда и разгонять плазменный поршень сам по себе. В этом случае плазма вырывается из ускорителя с поистине фантастической скоростью — до 50 км/сек.

Что это даст?

В годы холодной войны работы по созданию электромагнитных пушек активно велись и в СССР и в США. Они до сих пор строго засекречены. Известно только, что к середине 80-х годов прошлого века обе стороны вплотную приблизились к возможности размещения рельсотронной пушки с автономным источником питания на мобильном носителе — гусеничном или колесном шасси. Есть информация и о том, что разрабатывалось индивидуальное стрелковое оружие на этом принципе.

«Общая длина винтовок была небольшой, однако того, кто видел такое оружие впервые, поражала массивность приклада. Но именно там и помещались основные механизмы; туда же, позади рукоятки управления огнем, пристыковывался очень толстый магазин. Он имел такие параметры не за счет бесчисленности патронов. Просто в нем же находился добавочный, причем достаточно мощный, аккумулятор. Винтовка была плазменная, без электричества она стрелять не могла. Из-за безгильзовой механики она имела недоступную другим видам автоматов скорострельность. А за счет разгона пуль плазмой они получали солидное ускорение, однозначно недостижимое пороховыми устройствами… И только после третьего-четвертого бесшумного и невидимого залпа дошло понимание случившегося… кто-то вскрикнул, пораженный пулей, прошившей вначале впередиидущего товарища, а то и двух. Страшная штука — плазменный разгон!» — так описывает применение в недалеком будущем электромагнитного оружия писатель-фантаст, «певец высоких оружейных технологий» Федор Березин в своем романе «Красный рассвет».

К этому можно добавить, что такое оружие способно легко сбивать военные спутники и ракеты, а поставленное на танк, оно делает боевую машину неуязвимой. К тому же от неё практически не будет защиты. Снаряд с космической скоростью пробьет все, что угодно. Военный эксперт Павел Фельгенгауэр добавляет: «Можно будет резко сократить калибр, по меньшей мере, в два раза. А значит, больше боезапас, меньше вес. Не будет артиллерийского пороха на борту, а это защита самого танка, он будет менее уязвим. Взрываться будет нечему».

Недавно в прессу просочилась информация о том, что 10 декабря 2010 года ВМС США провели испытание рельсотрона, которые были признаны успешными. Проверка оружия проводилась на мощности в 33 мегаджоуля. Согласно расчетам ВМС США, такая мощность позволяет выстреливать металлическим снарядом на расстояние до 203,7 километра, причем в конечной точке скорость болванки составляет около 5,6 тысячи километра в час. Предполагается, что к 2020 году будут созданы орудия с дульной энергией в 64 МДж. Эти орудия должны поступить на вооружение строящихся в США эсминцев серии DDG1000 Zumwalt, чья модульная конструкция и электрическая трансмиссия рассчитывались с прицелом на перспективные ЭМ-пушки.

С выходом США из договора по ПРО возобновились и работы по размещению электромагнитных пушек на орбите. В этой области известны разработки компаний General Electric, General Research, Aerojet, Alliant Techsystems и других по контрактам с управлением DARPA ВВС США.

Мы отстали, но не безнадежно

Рыночные реформы в России резко затормозили работы по созданию рельсотрона. Но, несмотря на сокращение финансирования военных разработок электромагнитного оружия, отечественная наука также не стоит на месте. Свидетельством тому — систематическое появление русских фамилий в материалах ежегодной международной конференции по электромагнитному разгону EML Technology Symposium.

Испытания в Шатуре также свидетельствуют о нашем движении вперед в этом направлении. О сравнительном соотношении возможностей России и США в этой области можно судить по конкретным показателям испытаний. Трехкилограммовый снаряд американцы разогнали до 2,5 километра в секунду (что близко к пороховому ускорителю). Наш снаряд в тысячу раз меньше (3 грамма), но его скорость в два с половиной раза выше (6,25 км,/сек.)

По-разному звучат и оценки перспектив. «На современных кораблях и американских, и российских использовать такое оружие нельзя. Для него просто не хватит энергии. Потребуется создание нового поколения кораблей с энергетической системой, которая обеспечит как двигатели судов, так и их оружие», — говориться в опубликованном в печати заявлении управления вооружения и эксплуатации ВМФ РФ. В то же время американские военные журналы уже публикуют макеты первого корабля, который может получить новое оружие. Эсминец XXI века DDX должен появиться к 2020 году.