26.06.2014

Рельсовая война

Электромагнитное оружие перевернет представления о боевых возможностях армии и флота.

Об электромагнитном оружии ходит больше слухов, мифов и легенд, чем известно правды. Говорят о боеприпасах, которые «выключают свет» в городах, выводят из строя любую сложную электронику в радиусе нескольких километров. Большинство этих мифов являются плодом воображения научных фантастов, но не все. Электромагнитное оружие действительно существует и даже рассматривается как весьма перспективное направление развития вооружений для высокотехнологичных войн будущего. Одно из них – новый вид оружия, основанный на превращении электрической энергии в кинетическую энергию снаряда, это оружие еще не получило окончательного названия, его называют рельсовой или электрической пушкой, рельсовым ускорителем масс, рельсотроном и Railgun.

Официально об электромагнитном оружии говорят только американцы. Еще в 2005 году подразделение военно-морских исследований запустило программу под названием Velocitas Eradico для создания прототипа электромагнитной рельсовой пушки (Electromagnetic Railgun – EMRG), предназначенной для установки на корабль. Сегодня представители Военно-морских сил США объявили, что в самое ближайшее время они обзаведутся самым перспективным оружием, в том числе электромагнитным рельсотроном.

В программе по созданию этого перспективного оружия приняли участие корпорации General Atomics и BAE Systems, над проектом работают компании при поддержке американского Министерства обороны, которое инвестировало более 200 млн долларов. В основу технологии рельсотрона легла электромагнитная сила, известная как сила Лоренца, для быстрого ускорения и запуска снаряда, расположенного между двух направляющих. Скорость, достигаемая снарядом на выходе из электропушки, многократно превышает этот показатель у аналогичных по габаритам артиллерийских пушек и достигает 7 Махов (8,5 тыс. км/ч), что также позволяет вести стрельбу на более длинные дистанции. Кинетическая энергия снаряда при контакте с целью является невероятно большой, один МДж сравнивают с энергией автомобиля гольф-класса, несущегося на скорости 160 км/ч.

Самая детальная информация относительно создания электропушек была предоставлена в начале 2008 года. Тогда ВМС США заявили, что в исследовательском центре вооружений надводного флота ВМС США (Naval Surface Warfare Center) в штате Вайоминг проведены огневые испытания новой сверхмощной электромагнитной пушки EMRG. Сообщалось, что устройство ускорило боеприпас до начальной скорости 7,5 Маха, после чего он продолжил полет по баллистической траектории. Сообщалось, что в будущем это оружие будет способно поражать цель гиперзвуковыми боеприпасами на дальности до 400 км, с точностью до 5 метров. В ходе испытаний был поставлен новый абсолютный рекорд для орудийных систем такого типа – кинетическая энергия боеприпаса превысила расчетные 10 МДж.

В ходе этих испытаний было заявлено, что ствол орудия является многоразовым – это стало беспрецедентным достижением, если учитывать сумасшедшую начальную скоростью боеприпаса, который создает невероятное трение. При этом оружие будет высокоточным, наведение снаряда планируется проводить с помощью GPS-коррекции. Большая часть траектории боеприпаса проходит в космическом пространстве (апогей – около 200 км), что делает его незаметным и недосягаемым для большинства средств ПВО. Скорость входа боеприпаса в атмосферу на конечном участке траектории составит около 5 Мах. Полетное время боеприпаса при стрельбе на 400 км может составлять до 6 минут. Также был сделан вывод, что боеприпас не будет иметь детонирующей боевой части – поражение цели будет осуществляться за счет кинетической энергии соударения.

Спустя два года, в декабре 2010-го, было построено и колоссальное электромагнитное орудие, которое поставило мировой рекорд по энергии выстрела для рельсотронов – 33 МДж. При этом вес снарядов лабораторной пушки варьировался между 2 и 3,2 кг.

До 2012 года все электропушки являлись сугубо исследовательскими системами, тяжелыми и стационарными. Только в феврале того года была представлена модель, максимально приближенная по конструкции к пушке, которую уже можно было бы поставить на корабль. Прототип, близкий к серийному образцу промышленного рельсотрона от BAE Systems, был испытан при нагрузке в 32 МДж при массе снаряда в 10 кг. Любопытно, что только на создание этого устройства было потрачено 36 млн долларов. Управление военно-морских исследований сообщило, что демонстратор, в котором были использованы передовые композитные материалы, за счет этого показал даже большую живучесть ствола, нежели его лабораторные предшественники. На сегодняшний момент американцы заявляют, что система произвела более тысячи одиночных выстрелов. Таким образом, наземные испытания признаны успешными.

Но и это устройство не предназначено для принятия на вооружение, однако на данный момент является самым близким к будущей серийной электропушке образцом. Предполагается, что к 2020 году будет создан окончательный вариант Electromagnetic Railgun и его характеристики будут запредельными, дульная энергия составит 64 МДж. Финишная версия будет способна запускать управляемые многоцелевые снаряды на дистанцию 203 км и уничтожать широкий спектр целей. На данный момент началась серия испытаний, задачей которых станет интеграция этого типа вооружения в существующую номенклатуру вооружения. Также нужно отметить, что на доводку этого аппарата ВМС отводит пять лет. О серьезности проекта говорит и тот факт, что, помимо General Atomics и BAE Systems, к проекту присоединился крупнейший поставщик военного ведомства США компания Raytheon, которая производит управляемые ракеты, радиолокационные комплексы, системы наведения, системы связи и управления, компоненты космических систем. Расходы на создание электропушки планируются немалые, предполагаемые объемы финансирования составляют порядка 276 млн долларов.

Однако нужно отметить, что на сегодняшний день это футуристическое оружие опробовано только на суше, полномасштабные морские испытания запланированы в 2016 году. ВМС США планируют установить и разместить опытный образец электромагнитной пушки на борту многоцелевого быстроходного десантного корабля-катамарана JHSV-3 Millinocket типа Spearhead. Сообщается, что выбор для установки опытных образцов электропушки быстроходного десантного корабля-катамарана вызван грузоподъемностью и эргономикой этих судов, а также оперативной гибкостью их использования. Однако корабли класса JHSV не относятся к числу боевых кораблей, поэтому на данный момент не существует плана постоянного базирования электромагнитного вооружения на них. Окончательное решение о том, какие корабли будут оснащены серийным электромагнитным оружием, еще не принято. И это вызывает вопросы у экспертов, которые подозревают, что американцы не так уж уверены в результатах испытания, как об этом говорят.

Electromagnetic railgun нужны новые технологии

Однако, если результаты морских испытаний пушек окажутся успешными, это будет серьезный прорыв в области ведения боевых действий на море, означающий практически полное доминирование американцев в военной сфере. Иногда кажется, что все к этому идет: тесты лабораторной электропушки в 2008–2010 годах подтвердили реальность концепции электромагнитного корабельного орудия. По мнению американских экспертов, использование электромагнитной энергии для разгона боеприпасов на гиперзвуковые скорости обладает целым рядом преимуществ. Теперь ученым и конструкторам предстоит окончательно отшлифовать идею и довести ее до серийного изделия.

Предполагается, что это оружие будут достаточно эффективным и предлагает ряд новых возможностей. Становится возможным высокоточное поражение целей на оперативной и стратегической глубине. Электропушку можно будет использовать против многочисленных типов угроз, таких, как надводные корабли, небольшие суда, самолеты, ракеты, наземные цели. Более того, рельсотрон позволит атаковать вражеские суда с безопасного расстояния, также он может использоваться в качестве защиты от крылатых ракет. Полуофициально появляется и более тревожная информация: в США возобновились 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, ответственным за перспективное вооружение в ВВС США.

Эксперты считают, что электромагнитное оружие в том числе позволит повысить безопасность военных кораблей и моряков, так как отпадет необходимость перевозки на борту большого количества взрывчатых веществ. Напомним, что на снаряд электропушек не установлена боеголовка, взрывающаяся при ударе, поскольку боеприпас воздействует на цель исключительно мощью кинетической энергии. В итоге корабли с таким вооружением будут нести на борту намного меньше опасного груза, а это означает и большую безопасность эксплуатации орудия и хранения боеприпасов.

Как это ни парадоксально звучит, но электропушка задумывалась в первую очередь для экономии средств американских налогоплательщиков. По данным ВМФ США, стоимость выстрела разрабатываемой системы ведения огня обходится дешевле альтернативных средств поражения соизмеримой дальности. Снаряд для рельсовой пушки стоит около 25 тысяч долларов, что недорого по сравнению со стоимостью традиционных противокорабельных ракет, которая составляет от 500 тысяч до 1,5 миллиона долларов. Это позволит беречь ракеты только для борьбы со значительными угрозами. При этом расчет рельсотрона ограничивается всего лишь одним наводчиком, тогда как ракетные системы обслуживают десятки человек. К тому же система позволяет обеспечить быстроту реагирования на угрозу и вписывается в концепцию гуманной войны, нанося противнику избирательный ущерб. Если планируемые показатели этого оружия будут достигнуты, это, несомненно, будущее, по крайней мере, морского театра военных действий.

На протяжении последних десятилетий ученые разных стран с переменным успехом разрабатывают рельсотроны, проводя немало опытов с электромагнитным оружием. Но, по оценкам экспертов, чтобы такое оружие заработало, нужен поистине революционный технологический прорыв. При этом необходимо решить несколько десятков физических и инженерных проблем. Например, рельсотрон требует огромного количества энергии для запуска снаряда. При этом импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел испариться и разлететься, а возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая его вперед. Поэтому материал снаряда и рельс должны обладать как можно более высокой проводимостью, снаряд как можно меньшей массой, а источник тока - как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью.

Одна из основных проблем сейчас – источник питания для стрельбы из электропушек. Механизм работы рельсотрона можно сравнить с работой фотоаппарата, накапливающего энергию для вспышки, однако в гораздо большем масштабе. Достаточно мощных и энергоемких импульсных систем питания, которые способны в короткое время привести электропушку в боевое состояние, на сегодняшний день просто не существует. Вывод: на современных кораблях – и американских, и российских – использовать такое оружие нельзя, для него элементарно не хватит энергии. Правда, сейчас инженеры уже работают над созданием системы аккумуляторов для хранения достаточного количества энергии на уже существующих кораблях, но полностью решить эту проблему такими полумерами вряд ли удастся. Остается ждать, когда будут созданы корабли нового поколения с энергетической системой, которая обеспечит как двигатели судов, так и их оружие.

Источниками энергии список проблем далеко не исчерпывается, для нового оружия понадобятся еще и новые материалы. Дело в том, что пресловутая сила Лоренца в момент выстрела действует не только на снаряд, но еще и на сами рельсы, стремясь развести их в разные стороны. Кроме того, разгоняющийся снаряд от нагревания расширяется и, ускоряясь, буквально снимает с рельсов стружку. Направляющие у американской пушки сделаны из покрытой серебром бескислородной меди, и после каждых двух-трех выстрелов их приходится менять. Кстати, максимум, на что рассчитывают американцы даже в будущем, так это скорострельность электропушек в 6–10 выстрелов в минуту, однако даже сейчас такая низкая скорострельность выглядит явно недостаточной. Но, как оказывается, такого темпа стрельбы можно достигнуть лишь теоретически.

Кроме того, не очень понятно, из чего должен быть сделан снаряд, учитывая, что даже наиболее тугоплавкие из используемых материалов на скорости, превышающей 27 тыс. км/ч, попросту разрушаются от трения о воздух, превращаясь в сгустки плазмы. Также придется создать совершенно иные системы наведения и прицелы. Так что работа над этим проектом находится в самом начале. Особенно если учитывать, что инженерам предстоит решить и другие не менее важные задачи. К примеру, разработать систему охлаждения, поскольку после каждого выстрела электропушка буквально раскаляется, не до конца решена проблема с износом ствола пушки, только начались работы по созданию системы автоматической подачи снарядов для таких орудий.

В фашисткой Германии из рельсовой пушки хотели сделать чудо-оружие

Первыми серьезно занимались рельсовыми пушками немцы. Испытания электромагнитного оружия проводились в 1944–1945 годах в железнодорожном тоннеле близ города Клайс в Верхней Баварии. Первый созданный прототип рельсовой пушки LM-2 с длиной направляющих в 2 метра разгонял алюминиевый цилиндр весом в 10 граммов до скорости 4,3 тыс. км/ч. Если бы проект электропушки был доведен до конца, то, возможно, вполне сгодился бы на роль чудо-оружия. Прототип LM-2 в 1945 году был захвачен американцами, которые отметили его выдающиеся баллистические характеристики.

Проекты рельсотронов в разное время разрабатывались в Канаде, Австралии, Великобритании и даже в Югославии. В середине 1980-х советскими учеными был создан прототип рельсотрона. Скорость снаряда, изготовленного из пластмассы, по размерам сравнимого с бутылочной пробкой, достигала 35,8 тыс. км/ч, он пробивал 3 слоя дюралюминия толщиной 4 см. В годы «холодной войны» СССР наравне с США вели работы по созданию электромагнитных пушек. О советских достижениях до сих пор мало что известно – они строго засекречены. Есть мнение, что 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.

Однако в России резко затормозили работы по созданию рельсотрона – в первую очередь по экономическим причинам. Цена вопроса астрономически высока: стоимость проекта составляет десятки миллионов долларов. При этом у некоторых экспертов возникает риторический вопрос: зачем тратить огромные средства на создание оружия на новых физических принципах, если существуют проверенные сотнями войн пороховые пушки, для которых к тому же активно разрабатываются «умные» снаряды, способные достать цель практически при любых обстоятельствах.

Но, несмотря на сокращение финансирования военных разработок электромагнитного оружия, отечественная наука также не стоит на месте. В России разработкой рельсового оружия занимаются ученые из Шатурского филиала Объединенного института высоких температур РАН. Создатели отечественного аппарата пошли по пути, несколько отличному от американского, предложили для решения проблемы подачи энергии устройство, напоминающее привычный артиллерийский боеприпас. Роль гильзы с порохом в «рельсотроне Арцимовича» играет взрывомагнитный генератор, полное сгорание которого создает мощный электромагнитный импульс, необходимый для разгона снаряда силой Лоренца. В 2011 году в лаборатории были проведены испытания рельсотрона, который представляет собой электромагнитную пушку, стреляющую снарядами массой до трех граммов. В ходе эксперимента поставленная на ее пути стальная пластина испарилась, превратившись в плазму. По словам экспериментаторов, в ходе испытаний максимальная скорость достигла 37,5 тыс. км/ч.

Заместитель генерального директора Фонда перспективных исследований Игорь Денисов считает, что российская оборонная промышленность способна создать электромагнитное оружие.

«Технологии создания электромагнитного оружия в Российской Федерации находятся на высоком уровне развития, зачастую превосходящем мировой уровень. Сегодня с точки зрения практического применения технологии не утихают споры сторонников противоположных мнений. В любом случае, оценка перспективности любого оружия проводится с учетом комплекса взаимоувязанных параметров, сходящихся в конечном счете к критерию «стоимость – эффективность». У данного оружия по данному критерию есть очевидные преимущества (стоимость выстрела) и не менее очевидные недостатки по комплексному параметру «эффективность». Тем не менее эксперименты и опыты в научных целях с электромагнитным оружием в России, несомненно, проводятся», – рассказал наш собеседник.

Александр Круглов

Источники:

1. vpk.name