Испытания российского рельсотрона прошли успешно
Уникальная российская разработка, рельсовый ускоритель масс (называемый также рельсотроном) успешно прошел очередной этап испытаний, сообщает телеканал «Звезда». Тестирование проходило в лаборатории филиала Объединенного института высоких температур Российской академии наук в подмосковной Шатуре.
Согласно официальным данным, прошедший этап испытания в очередной раз подтвердил высокие характеристики и потенциал рельсотрона. Так, запущенный в ходе тестирования пластиковый цилиндр весом всего 15 граммов пробил алюминиевую заготовку толщиной в несколько сантиметров. Как сообщают разработчики, новейшее устройство позволяет выпущенному снаряду пробивать практически любую броню.
Рельсотрон представляет собой электромагнитный ускоритель, который разгоняет токопроводящий снаряд вдоль двух металлических направляющих; в основе принципа работы установки лежит использование так называемой «силы Лоренца» - силы, действующей на точечную заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. В результате этого создаваемое между направляющими силовое поле придает запускаемому «ядру» огромную скорость. Эта же сила за счет энергии постоянного тока заставляет работать электродвигатели. Так, во время прошедших испытаний снаряд был разогнан до скорость 3 километра в секунду (примерно 11 тысяч километров в час). И разработчики утверждают, что это далеко не предел - при обеспечении аппарата соответствующим оборудованием он сможет выводить полезную нагрузку в космос.
Прошедшие испытания уже не первые - ранее предварительный этап тестирования рельсотрона проводился в Лаборатории импульсных энергетических воздействий на вещество во всей той же Шатуре. Как отметил тогда президент РАН Владимир Фортов, одной из задач разработки можно всерьез считать получение системы с большим давлением и исследование с ее помощью Вселенной. Не стоит забывать также и о защите Земли от высокоскоростных космических тел, в том числе космического мусора и комет. Имеется и план-максимум - вывод спутников на орбиту.
Конечно, разработчики отдают себе полный отчет в том, что до достижения запланированных вершин пока далеко - присутствуют и некоторые проблемы. Так, энергия, затрачиваемая на запуск ядра настолько высока, что детали выходят из строя в кратчайшие сроки, а посему на первый план выходит решение проблемы износа компонентов. Еще одна первостепенная задача для разработчиков - поиск компактных источников энергии, способных обеспечить требуемые параметры работы аппарата.
Впрочем, если с покорением Вселенной стоит пока подождать, то с точки зрения оборонной промышленности дела обстоят очень и очень неплохо. Дело в том, что разработка оружия, основанного на принципе рельсотрона, в последнее время является своеобразным трендом для ВПК ведущих мировых держав. Так, в США уже практически приступили к созданию сверхмощной электромагнитной пушки RailGun, способной придавать ускорение снаряду до 7,5 Маха. Дальность полета снарядов заявленной разработки при этом должна составить порядка 400 километров. На данный момент на практическое внедрение RailGun в оборонном бюджете США уже выделена кругленькая сумма, составляющая 1,3 миллиарда долларов. Тем не менее, все прошедший испытания нового американского вооружения пока указывают лишь на полную недоработанность системы - энергопортебление пушки превышает 25 МВт на один выстрел, что сводит ее эксплуатацию к минимуму.
Как отмечает известный политолог, кандидат исторических наук Михаил Ургалкин, испытания российского рельсотрона выглядят гораздо разумнее по сравнению с американскими коллегами. Ведь в отличие от RailGun, в отечественной разработке уже решена проблема падения кинетической скорости снаряда, что позволяет избежать ослабления удара на дальних расстояниях.
Сообщается, что испытания, проводимые Объединенным институтом высоких температур, еще не став «оружейным прорывом», уже заняли свое место в истории. Эксперты отнесли их к числу наиболее крупных достижений российской науки за 2016 год. Это отмечают и сторонние наблюдатели - так, ряд стран уже делают ставку на применение российского рельсотрона в качестве оружия.
Рельсотрон
Другие названия: : рельса, рэйл-ган (Reil Gan).
Рельсотрон, как и гаусс-пушка, относится к электромагнитным ускорителям масс (или, если мыслить понятиями военных, пуль и снарядов). Правда рассчитывать на применение рельсотрона в легком стрелковом вооружении пока не приходится, этот вопрос так и остается прерогативой писателей-фантастов. Однако если говорить об оснащении им тяжелой боевой техники и кораблей ВМФ, то здесь дела обстоят совершенно иначе. Уже через какие-то 5-6 лет боевые рельсотроны могут быть запущены в серию, после чего интенсивно начнут вытеснять пороховые артиллерийские системы.
Но начнем все по порядку, для чего выясним, что именно представляет собой рельсотрон и как он работает.
Основными частями установки являются:
1. Источник электропитания. Он представляет собой батарею конденсаторов, которая создает короткий токовый импульс огромной мощности (Речь идет о сотнях или даже тысячах килоджоулей).
2. Коммутирующая аппаратура. Иными словами это десятки толстенных кабелей, способных передать накопленную энергию и при этом не расплавиться.
3. Пусковая установка. Устройство напоминает орудийный ствол, стянутый многочисленными усилителями прочности. Они необходимы чтобы система могла выдержать внутреннее давление более 1000 атмосфер и температуру 20000-30000 градусов. Внутри ствола, вдоль всей его длины, расположены два длинных параллельных электрода или рельса (Отсюда и название).
Принцип действия:
На рельсы подается мощнейший токовый импульс. Сила разряда превышает энергию молнии более чем в сотню раз. Между рельсами (электродами) тут же загорается плазменная дуга. Некоторые разработчики предлагают перед подачей напряжения помещать в ствол легкоплавкую металлическую вставку. Она поспособствует зажиганию дуги, а расплавившись, превратится в плазму, чем значительно увеличит ее количество. От одного рельса к другому через плазму потечет ток. Ток вызывает возникновение мощнейшего электромагнитного поля, которое будет воздействовать на все устройство. Так как рельсы закреплены жестко, то единственным подвижным элементом системы окажется плазма, через которую, словно через обычный металлический проводник, продолжает течь ток. Под действием силы Лоренца этот самый проводник (плазма) начнет быстро перемещаться вдоль ствола.
Сгусток плазмы называют «плазменным поршнем», он как бы является аналогом порохового заряда в огнестрельном оружии. Если впереди поршня был размещен метательный снаряд, то его скорость при выходе из ствола может составить до 13-15 км/с (Для справки, современные артиллерийские орудия способны разгонять снаряд максимум до 2 км/с). Любопытно, что рельсотрон может оставаться смертоносным оружием и без применения снарядов. В этом случае установка сможет стрелять плазменными сгустками, и скорость их будет воистину фантастической ― порядка 50 км/с.
Достоинства оружия:
1. Огромная скорость снаряда. В боевых системах она должна составлять до 10 км/с. Как говорилось выше, рельсотрон может обеспечить и гораздо большую скорость разгона, но из-за резко возрастающего сопротивления воздуха, которое будет буквально останавливать выпущенный снаряд, добиваться этого не имеет смысла. Огромная скорость ускоряемого тела ― это основное свойство рельсотрона, ради которого он и создавался. Из этого свойства и вытекают большинство других достоинств данного оружия.
2. Огромная пробивная сила. На лабораторных испытаниях, проведенных на настольном экземпляре рельсотрона, двухграммовая мягкая полимерная пулька пробивала толстые металлические пластины. При этом часть металла превращалась в плазму и просто испарялась. Из этого примера отчетливо видно, что настоящий боевой рельсотрон способен пробивать любые ныне существующие материалы и виды брони. От него практически нет защиты. Не спасет даже мощная активная защита, так как гексоген, используемый в ней, просто не успеет взорваться.
3. Большая дальность прямого выстрела. Она может составлять 8-9 км, причем это расстояние снаряд преодолевает меньше, чем за секунду. Само собой увернуться от такого удара практически невозможно. Кроме того значительно упрощается прицеливание. При стрельбе из рельсотрона не требуется давать поправки на упреждение, силу ветра и т. д. Бей в то, что видишь и не промахнешься.
4. Большая дальность стрельбы. Снаряд, выпущенный из рельсотрона, может преодолеть до 400 километров. Понятно, что с такими показателями это оружие отправляет в прошлое не только традиционную артиллерию, но и все виды тактических ракет.
5. Дешевизна, простота изготовления, безопасность хранения боеприпасов. Рельсотроны, предназначенные для боя в прямой видимости (например, танковые или зенитные), будут оснащаться снарядами без взрывчатого вещества. По своей сути это просто болванки. Дело в том, что при скорости 4 км/с и выше снаряд уже не нуждается во взрывчатке. Его кинетическая энергия столь велика, что при попадании в цель происходит не удар, а настоящий взрыв, по своей мощи превышающий взрыв любого из ныне существующих взрывчатых веществ.
Недостатки и проблемы современных рельсотронов:
1. Огромные размеры и недостаточная мощность источников питания. Для питания ныне существующих рельсотронов используются батареи конденсаторов, занимающие целые комнаты. Именно поэтому они могут устанавливаться лишь на боевых кораблях и в укрепрайонах. Однако американская компания General Atomics уже ведет разработку передвижного сухопутного комплекса Blitzer, который будет размещаться на базе грузового автомобиля. Правда для питания этой пушки планируется применять мобильные электростанции, которые займут еще два грузовика.
2. Быстрый износ ствола. Гигантские перегрузки и воздействие плазмы практически уничтожают ствол. Его ресурс пока удалось довести лишь до тысячи выстрелов. Стоимость одного выстрела (с учетом стоимости износа ствола) по некоторым данным составляет 25000 долларов. Чтобы продлить жизнь дорогостоящему орудию, конструкторы экспериментируют с передовыми композитными материалами, разрабатывают новые системы охлаждения.
3. Нагрузка на боеприпасы в момент выстрела. Эта проблема особо касается боеприпасов, содержащих взрывчатое вещество.
4. Мощный шумовой эффект. При выстреле рельсотрона грохот сравним с раскатом грома. Возникает он, когда вырвавшаяся из ствола плазма оказывается на открытом воздухе и резко расширяется.
5. Низкая скорострельность. Пока по всем перечисленным выше причинам говорить о скорострельности рельсотрона не приходится. Но американские военные поставили перед разработчиками задачу: в ближайшие пять лет довести скорострельность установки до 6-10 выстрелов в минуту.
Подводя итог, хочется сказать, что современные рельсотроны еще далеки от совершенства, но они уже существуют и не просто существуют, а развиваются, модернизируются семимильными шагами. Над ними работают крупнейшие мировые производители оружия, и результат этого должен сказаться уже в самое ближайшее время. Так ВМФ США уже в 2020 году планирует оснастить боевыми рельсотронами специально спроектированные для этого эсминцы серии DDG-1000 «Zumwalt». Израильские танкостроители спят и видят, как поставят «рельсы» на свои новые боевые машины, чем сделают их практически непобедимыми. Так же существуют проекты размещения электромагнитных пушек на орбите. Что ж, поживем ― увидим, не так уж и долго осталось.
Нерешенные проблемы
Если этот вид оружия настолько смертоносен, почему он до сих пор не стоит на вооружении ни одной из армий мира? Рельсотрон - это действительно весьма перспективное оружие, но чтобы начать его практическое применение, разработчикам необходимо решить множество сложнейших технических проблем.
Проект электромагнитной пушки впервые был предложен еще в период Первой мировой войны, в честь своего создателя ее назвали «пушкой Гаусса». По понятным причинам данный проект так и остался на бумаге.
Первый рельсотрон был построен учеными Австралийского университета в 70-х годах, он использовался в чисто научных целях. Строили подобные установки и в Советском Союзе. Однако военных не слишком интересовали модели, которые стреляли пульками с весом в несколько грамм, им нужна была более мощная установка. О рельсотроне думали разработчики программы «Звездных войн» во времена президента Рейгана, с его помощью хотели сбивать советские боеголовки. Но материалы и технологии того времени были таковы, что ствол пушки можно было использовать только один раз, потом нужно ставить новый. И это первая самая серьезная проблема, которая и сегодня стоит перед разработчиками рельсотрона. Только представьте себе на мгновенье, что происходит внутри этой пушки: огромные энергии, потоки плазмы, гигантские скорости снаряда.
Сегодня американцы заявляют, что ствол прототипа, который они испытывают, может пережить тысячу выстрелов. Идеальным это оружие стало бы при скорострельности в 5-6 выстрелов в минуту и при ресурсе ствола в несколько тысяч выстрелов.
Не меньшей проблемой является теплоотвод, а также нормальная работа энергетической установки. Также есть проблемы по интеграции оружия в бортовую энергетическую систему.
Источник питания для рельсотрона - это громадная батарея конденсаторов, способных выдать короткий и мощный импульс, а еще сотни кабелей, передающих этот заряд.
В 2012 году прототип был испытан на мощности 32 мегаджоуля, а в будущем (до 2025 года) разработчики планируют увеличить мощность вдвое.
Однако не эти вопросы являются самыми важными, более актуальна проблема возможности управления снарядом рельсотрона в полёте, то есть, повышение его точности.
Американцы заявляют, что они уже могут управлять снарядом, выпущенным из рельсотрона. Речь идет и о дистанционном управлении (радиоволны), и о самоуправлении.
Еще в прошлом году разработчики рельсотрона (General Atomics Electromagnetic Systems) заявили, что снаряд с электронной начинкой не только пережил испытания, но и успешно выполнил свои функции.
Если это соответствует действительности (не верить нет оснований), то американцам удалось создать такую электронную систему управления, которая может выдерживать чудовищные ускорения, плазму и электромагнитное поле с огромным напряжением, а также нагрев поверхности снаряда до нескольких сотен градусов.
В этом случае рельсотрон действительно может стать прорывом в военном деле. Пока что на море, потому что установку с такими размерами и энергопотреблением вряд ли можно использовать иначе.
Американцы планируют к 2020 году спустить на воду несколько эсминцев класса Zumwalt, которые разрабатывались для установки перспективных видов электромагнитного вооружения, в первую очередь рельсотронов.
Перспективы
Если разработчики сумеют решить последние трудности, то мы можем стать свидетелями начала новой эпохи: эры возрождения артиллерии. Эпоха линкоров с их громадными орудиями канула в Лету по причине их малого радиуса боевого поражения. Их вытеснили авианосцы и ракетные корабли. А что будет, если артиллерийские орудия получат возможность стрелять на 300-400 км с высокой точностью?
Вероятно, что подобная технология полностью изменит боевые действия на море.
На суше рельсотроны можно будет использовать в качестве элемента системы ПРО. Они отлично подойдут и для защиты кораблей против крылатых ракет противника.
Огромная скорость и невысокая стоимость позволит уничтожать даже вражеские ядерные боеголовки.
General Atomics уже заявила, что в настоящее время разрабатывает наземный рельсотрон, но здесь все упирается в источники питания.
Многие эксперты считают, что электромагнитные пушки (рельсотроны), твердотельные лазеры и гиперзвуковые боеприпасы - это наиболее перспективные направления развития вооружений в настоящее время. Если хотя бы одно из них доведут до ума - это станет реальным прорывом, а начало практического применения сразу двух технологий - приведет к революции.
Видео о рельсотроне
Click to view