Рейлган: морская электромагнитная пушка, которая так и не стала оружием будущего

На протяжении значительной части 2000-х и 2010-х годов электромагнитные рейлганы называли будущим морской войны. Вместо пороха это футуристическое оружие должно было запускать металлические снаряды с помощью мощных электрических импульсов, потенциально разогнав их до скорости 6–7 Махов, поражая цели на расстоянии более 100 морских миль (185 км) и делая это без взрывных боевых частей.

Они обещали более дешёвые боеприпасы, большой боезапас и достаточную кинетическую энергию для уничтожения кораблей, ракет или наземных целей. Так что же произошло? Ответ кроется в сочетании инженерных трудностей, изменения военных приоритетов и стремительного развития конкурирующих технологий. Сейчас, на фоне войны США с Ираном, интерес к этому типу оружия несколько возрос — но этого всё ещё недостаточно для конкретных шагов.

Что такое рейлган?

Рейлган, или рейкотрон, или рельсовая пушка, использует электромагнитную силу вместо химических метательных веществ для ускорения снаряда. Два параллельных токопроводящих рельса пропускают миллионы ампер электрического тока, создавая мощное магнитное поле, которое ускоряет металлический снаряд вдоль ствола с гиперзвуковой скоростью.

Поскольку снаряд опирается почти исключительно на огромную кинетическую энергию, а не на взрывчатое вещество, теоретически он может поражать цели на расстоянии в сотни километров, одновременно уменьшая количество взрывчатых боеприпасов, которые необходимо хранить на борту военного корабля. ВМС США рассматривали рельсовые пушки как средство обеспечения дальнобойной огневой поддержки с моря, борьбы с кораблями и, в конечном итоге, даже противоракетной обороны.

Почему все так восхищались этой технологией

Эта концепция, казалось, одновременно решала несколько давних проблем военно-морских сил. Во-первых, стоимость. В то время как современная крылатая или противокорабельная ракета может пробовать сотни тысяч или даже миллионы долларов, ожидалось, что снаряд для рельсового орудия будет стоить всего несколько десятков тысяч долларов, поскольку он не содержит ракетного двигателя или сложной системы наведения.

Вторым фактором была скорость. Вылетая из ствола со скоростью, в несколько раз превышающей скорость звука, снаряд значительно сокращает время, которое остается у защитников для реагирования. Наконец, речь шла о вместимости боезапаса. Поскольку снаряды не содержат взрывчатки, корабли теоретически могли бы хранить значительно больше боеприпасов с меньшими рисками для безопасности, чем в обычных ракетных хранилищах. В начале 2010-х годов Управление военно-морских исследований продемонстрировало прототипы с дульной энергией более 30 мегаджоулей, что вызвало резонанс во всём мире.

Инженерные трудности оказались гораздо серьезнее

Несмотря на многообещающие результаты испытаний, превращение лабораторного прототипа в надёжное морское оружие оказалось чрезвычайно сложной задачей. Самой большой проблемой был износ ствола. Каждый выстрел вызывал экстремальный нагрев, давление и электрическую дугу, которые быстро разрушали токопроводящие рельса. Практическое морское оружие должно было вести огонь многократно с стабильной точностью, но обеспечение приемлемого ресурса ствола стало одной из самых сложных инженерных задач программы.

Электропитание было ещё одним серьёзным препятствием. Рейлган требует огромных импульсов электрической энергии, которые должны подаваться в течение миллисекунд. Хотя полностью электрические военные корабли, такие как эсминцы класса «Зумвалт», проектировались с учётом достаточной мощности электрогенерации, интеграция такого оружия в состав флота потребовала бы значительной модернизации имеющихся кораблей. Управление тепловым режимом, накопление импульсной энергии, наведение снаряда на гиперзвуковых скоростях и требования к техническому обслуживанию дополнительно усложняли систему.

Затем изменилось само поле боя

Возможно, главная причина, по которой рейлганы ушли на второй план, имела мало общего с физикой. В конце 2010-х и в начале 2020-х годов военные приоритеты резко сместились в сторону гиперзвуковых ракет, дальнобойного высокоточного оружия, автономных систем и оружия направленной энергии. Эти технологии развивались быстрее и отвечали более насущным оперативным потребностям.

В то же время ВМС США пришли к выводу, что продолжение значительных инвестиций в рельсовые пушки дает меньшую отдачу, чем ускорение разработки другого оружия нового поколения. После инвестиций в размере примерно полумиллиарда долларов в течение более 15 лет ВМС прекратили целевое финансирование программы по созданию электромагнитного рельсового орудия в 2021 году.

Рейлган умер?

Не совсем. Хотя первоначальная программа ВМС США завершилась, базовая технология никуда не исчезла. General Atomics, одна из компаний, участвовавших в предыдущих разработках, продолжила совершенствовать отдельные элементы технологии и предложила меньшие концепции рейлганов для задач противовоздушной и противоракетной обороны. Представители компании также заявляли, что обсуждают возможные будущие морские применения по мере появления новых классов кораблей.

Между тем другие страны продолжают работать над электромагнитным оружием. Япония публично продемонстрировала установленный на корабле рейлган на борту испытательного судна JS Asuka, рассматривая эту технологию в качестве потенциального средства противодействия гиперзвуковым ракетам и другим передовым угрозам. Китай также связывают с несколькими программами по разработке рельсовых пушек, хотя официальной информации о них обнародовано относительно мало.

Уроки рейлгана

История рейлгана демонстрирует важную особенность военных технологий. Даже революционные идеи вынуждены сталкиваться с инженерными ограничениями, бюджетными ограничениями и изменениями стратегических приоритетов. Многие технологии, разработанные в рамках программы, в частности достижения в импульсных энергетических системах, управлении тепловыми процессами, технологиях электромагнитного запуска и гиперзвуковых снарядах, продолжают оказывать влияние на другие оборонные программы, даже если само оружие так и не поступило на вооружение.

Вместо того чтобы стать доминирующей морской пушкой, какой когда-то представляли рейлган, он превратился в нечто иное. В напоминание о том, что прорывным концепциям часто требуются десятилетие для доработки. По мере дальнейшего развития систем производства электроэнергии, материаловедения и накопления энергии электромагнитное оружие ещё может вернуться, но пока ракеты, лазеры и автономные системы в значительной степени привлекли к себе внимание, которое когда-то было приковано к рельсовому орудию.

Источник: Interesting Engineering