Giới hạn của khoa học là gì? Giới hạn của khoa học là không có giới hạn. Thuốc súng, ngay từ khi được phát minh, chúng đã trở thành nhiên liệu đẩy phổ biến cho những viên đạn. Tuy nhiên, ngày nay các nhà khoa học phát hiện ra rằng, chất bột màu xám này có rất nhiều hạn chế lớn, như: - Làm cho trọng lượng của đầu đạn trở nên nặng hơn. - Các nhiên liệu dựa trên thuốc súng thường dễ bay hơi khiến cho việc xử lý và mang theo gặp nhiều khó khăn. - Lực đẩy của nòng súng dùng thuốc thường nằm trong giới hạn tốc độ ở khoảng 1,2 km/giây (4.320 km/h). Làm sao chúng ta có thể vượt qua được những thách thức này? Như tôi đã nói, giới hạn của khoa học là không có giới hạn. Và giải pháp tối ưu nhất hiện nay được gọi là pháo ray điện từ trường (Electromagnetic Rail Gun) hay ngắn hơn là pháo ray hoặc pháo điện từ. Theo tính toán, sử dụng một từ trường chạy bằng điện, một khẩu pháo điện từ có thể tăng tốc một đầu đạn lên tới 16 km/giây (57.600 km/giờ). Ngoài ra, tầm bắn của chúng cũng được nâng lên đáng kể, khoảng hơn 400 km (trong vòng 6 phút) - hiện nay pháo của hải quân Hoa Kỳ đang có tầm bắn xa nhất là 20 km. Trong bài viết này chúng ta sẽ cùng nhau thảo luận về cách thức hoạt động của loại "siêu pháo" mới cũng như chỉ ra những hạn chế của nó, xin mời các bạn: Cơ bản về pháo điện từ Về bản chất. một khẩu pháo điện từ (pháo ray) chỉ là một mạch điện lớn, được cấu tạo từ ba thành phần chính: nguồn điện, đường ray (giống như đường ray xe lửa) và bộ phận đẩy bằng ứng điện.
Phần nguồn điện giống như các nguồn cung cấp điện năng thông thường khác. Hiện nay nguồn điện cần để cung cấp cho các khẩu pháo điện từ vừa và lớn có cường độ khoảng vài triệu ampere. Hai thanh ray, về bản chất là bộ phận dẫn điện được làm từ các kim loại có khả năng dẫn điện tốt như đồng, độ dài từ 1 đến 9 mét. Phần ứng là một tấm kim loại dẫn điện, được gắn với hai đường ray và dùng để đẩy đầu đạn (giống như là bệ phóng ở trên tàu sân bay, xem thêm tại đây). Một số pháo điện từ lại sử dụng phần ứng bằng plasma. Người ta gắn một lá kim loại mỏng không dẫn điện ở phía đuôi của viên đạn. Khi năng lượng truyền vào lá kim loại này, nó sẽ chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái plasma. Những hạn chế của pháo điện từ Về mặt lý thuyết, pháo điện từ là giải pháp hoàn hảo nhất cho hỏa lực mạnh ở tầm ngắn lẫn tầm dài. Tuy nhiên, trong thực tế chúng chứa đựng nhiều hạn chế nghiêm trọng: Nguồn điện: tạo ra một sức mạnh cần thiết để tăng tốc đầu đạn của pháo điện từ là một thách thức, một thách thức thực sự cho các kỹ sư quân sự. Bộ tụ phải có khả năng tích một lượng điện đủ lớn để sử dụng. Không giống như những chiếc tụ điện mà bạn thường thấy trong các thiết bị gia dụng, tụ của pháo điện tự thường có kích thước lên tới vài... mét khối. Nhiệt tạo ra bởi điện trở: như chúng ta đã biết, khi dòng điện chạy qua một dây dẫn, chúng sẽ gặp phải trở kháng của dây dẫn (trường hợp này sẽ là hai đường ray). Dòng điện kích thích các phân tử của đường ray, làm cho nhiệt độ của đường ray tăng lên rất cao. Nóng chảy: tốc độ cao của phần ứng và nhiệt độ gây ra điện trở có thể làm tan chảy bề mặt của đường ray. Lực đẩy: trong khi hoạt động, hai đường ray của pháo điện từ luôn có xu hướng tạo ra lực nhằm đẩy nhau ra xa. Bởi vì dòng điện chạy qua là vô cùng lớn nên lực đẩy của chúng rất mạnh. Hậu quả của hiện tượng này là hai thanh ray bị mòn một cách nhanh chóng và phần lớn trong số đó chỉ được sử dụng trong một vài lần, thậm chí là chỉ một lần. Ưu điểm của pháo điện từ
Pháo điện từ hiện nay là mối quan tâm đặc biệt của nhiều lực lượng quân đội nhằm thay thế các loại pháo binh truyền thống bởi những ưu điểm vượt trội như sau: Đường ray, đầu đạn bằng vonfram nhỏ và tương đối nhẹ nên dễ dàng di chuyển và xử lý. Đặc biệt là bởi vì vận tốc cực lớn nên pháo điện từ ít khi bị chệch hướng và đầu đạn sẽ được điều khiển dễ dàng qua vệ tinh nhằm tăng độ chính xác lên tới mức gần như là hoàn hảo. Thời gian bay của đầu đạn ngắn và phá hủy mục tiêu một cách trực tiếp. Bởi vì không phức tạp và trọng lượng nhẹ, nên việc trang bị nhiều pháo điện từ trên các tàu chiến không mấy khó khăn. Một chiếc tàu chiến thường chỉ mang được vài chục tên lửa thì có thể trang bị được hàng trăm đường ray. Giá cả của pháo điện từ cũng rẻ hơn so với các loại bom đạn cùng sức mạnh khác. Khả năng ngụy trang của pháo điện từ rất tốt bởi chúng tạo ra không nhiều khói và sóng xung kích. Pháo điện từ đã được đề xuất như là một thành phần quan trọng của Sáng kiến quốc phòng chiến lược Hoa Kỳ, được biết đến với cái tên Star Wars. Chương trình này chịu trách nhiệm nghiên cứu và phát triển một hệ thống phòng thủ không gian để bảo vệ Hoa Kỳ khỏi các cuộc tấn công bằng tên lửa đạn đạo chiến lược từ các nước khác. Xa hơn nữa chúng sẽ bảo vệ trái đất khỏi thảm họa diệt vong bởi các thiên thạch, khi các thiên thạch có khả năng va chạm với trái đất, một đầu đạn sẽ được pháo điện từ phóng lên để phá hủy hoặc làm chệch hướng của thiên thạch. Pháo điện từ cũng hứa hẹn được ứng dụng vào các lĩnh vực phi quân sự. Nó có thể hoạt động trong môi trường chân không và không cần tới nhiên liệu đốt nên rât lý tưởng cho các cuộc viễn chinh vũ trụ trong tương lai. Những nước nào đang sở hữu pháo điện từ? Hiện nay, Hoa Kỳ vẫn được coi là người đi đầu trong lĩnh vực nghiên cứu và chế tạo pháo điện từ. Năm 2010, Hoa Kỳ đã thử nghiệm thành công hệ thống pháo điện từ với tốc độ đạt Mach 7 (2,4 km/giây) với một viên đạn nặng 9 Kg. Ngày 30 tháng 01 năm 2012 vừa qua, một mẫu pháo điện từ tương tự do BAE Systems chế tạo cũng đã được chuyển tới căn cứ Dahgren. Hệ thống mới bắn được khoảng 10 viên/phút và sẽ được thử nghiệm ngay trong tháng 02 này. Ngoài BAE Systems, Hoa Kỳ còn hợp tác với Raythean và General Atomics nhằm phát triển thêm nhiều hệ thống pháo điện từ trong thời gian tới. Có rất nhiều khả năng là trước năm 2020 tất cả các chiến hạm của Hoa Kỳ sẽ được trang bị pháo điện từ. Ngoài Hoa Kỳ, Bộ Quốc phòng Anh cũng đang nỗ lực trong công cuộc chạy đua vũ trang cho tương lai. Năm 2003, họ đã tố chức một bài kiểm tra cho hệ thống pháo điện từ với tốc lực nòng đạt Mach 6 (khoảng 2 km/giây). Các quốc gia có tiềm năng khác trên thế giới hiện nay đang cố gắng tiếp cận công nghệ chế tạo pháo điện từ. Trong đó, Trung Quốc - đối trọng lớn nhất của Hoa Kỳ tại châu Á là nước đamg có tham vọng rất lớn để phát triển thứ vũ khí hủy diện này. Tổng hợp |