Владимир Щербаков
Выстрел из рельсотрона – съемка сделана во время испытаний.
Фото ВМС США.
Так Пентагон вновь шокирует мир – под Рождество американские военные решили испытать один из своих вариантов «чудо-оружия», так называемый рельсотрон, или рельсотронную пушку. Более широко она известна как «электромагнитная пушка» и должна поступить в дальней перспективе на вооружение американского флота, хотя ею уже вовсю пользуются громилы в голливудских блокбастерах.
САМЫЙ МОЩНЫЙ ВЫСТРЕЛ
Испытание проводилось 10 декабря специалистами Научно-исследовательского управления ВМС США на территории расположенного в городе Дальгрен, штат Вирджиния, одного из подразделений Центра оружия надводных кораблей ВМС США. Причем во время испытания был произведен выстрел, для которого было использовано, как говорится в отчете, «рекордное количество энергии – 33 мегаджоуля». В качестве «снаряда» использовался стальной брусок прямоугольной формы, который рельсотрон разогнал до скорости более 2,5 км/с. Однако, поскольку испытание проходило в закрытом режиме и на нем присутствовали представители командования ВМС США, то чуть позже для собравшейся в Дальгрене журналистско-общественной братии был выполнен «показательный выстрел». Его энергетика составила 32 МДж. На размещенном в открытом доступе видеоролике можно видеть, как стальной брусок массой 10,4 кг вылетает из рельсотрона со скоростью около М=7. Мощь «чудо-пушки» в пресс-релизе Научно-исследовательского управления ВМС США описывается с использованием сравнительного примера – «один мегаджоуль энергии – это когда грузовик массой одна тонна движется со скоростью 100 миль в час».
Данные стрельбы проводились в рамках первого этапа программы испытаний нового «чудо-оружия» и имели целью не только еще раз опробовать пушку и установить новый рекорд по мощи выстрела, но еще и оценить «значимость данной технологии с тактической точки зрения». Специальную батарею, способную аккумулировать заряд в 100 МДж, для программы разработали специалисты компании «Дженерал Атомикс». Ну а компания «БиЭйИ Системз» отвечала за изготовление и сборку самого рельсотрона номинальной мощностью 32 МДж. Старт программе был дан в 2005 году, переход ко второму этапу запланирован на 2012 год.
По данным директора по стратегическим вопросам программы рейлгана (американское обозначение пушки – «electromagnetic railgun», что можно перевести как «электромагнитная рельсовая пушка»), доктора Элизабет д’Андреа, проведенные 10 декабря испытания доказали, что 32-мегаджоульная электромагнитная пушка теоретически способна отправить снаряд массой 10–15 кг на дальность 100–110 миль (185,2–203,7 км) со скоростью порядка М=5 и скорострельностью, более высокой по сравнению с современными артиллерийскими установками. При этом, как заявил еще накануне стрельб, представитель отделения Научно-исследовательского управления ВМС США Роджер Эллис, важность демонстрации заключается в том, что «положительные результаты испытания подтвердят возможность использования данной технологии для военных целей».
Основная цель реализуемой сегодня Научно-исследовательским управлением ВМС США программы «электромагнитный рейлган» заключается в создании для надводных кораблей основных классов нового дальнобойного комплекса вооружения, основанного на использовании электрической энергии и кинетического боеприпаса. Урон обстреливаемому объекту будет наноситься не за счет энергии детонирующего взрывчатого вещества артиллерийского снаряда, а за счет кинетической энергии «болванки». Выброс же снаряда из такой пушки осуществляется за счет использования силы Лоренца, при помощи которой и разгоняется снаряд. В процессе выстрела происходит преобразование электрической энергии, получаемой из входящего в состав рельсотрона источника электроэнергии (например, вырабатывающего электрический ток генератора и накапливающего его конденсатора), в кинетическую энергию летящего с весьма большой скоростью снаряда. В связи с этим американцы присвоили проекту девиз «Velocitas Eradico», что в переводе с латыни звучит как «Скорость разрушает».
По оценке специалистов Научно-исследовательского управления ВМС США, в случае поступления рельсотрона на вооружение боевых кораблей, военным удастся решить сразу несколько проблем. Во первых: устранить необходимость использования взрывчатки в снарядах и порохов в артиллерийских выстрелах, сократить объемы погребов боезапаса (они превратятся в склады «металлических болванок»), второе – за счет отказа от использования ВВ и порохов – общую взрывопожаробезопасность кораблей. Скорострельность корабельного рельсотрона должна составлять порядка 6–12 выстрелов в минуту. Для того же, чтобы понять примерно боевой потенциал рельсотронной пушки, надо обратиться к расчетам самих американцев – по их мнению, при мощности пушки 9 МДж металлический снаряд-болванка массой 2 кг с начальной скоростью 3 км/с может легко пробить броню современного боевого танка.
ИСТОРИЧЕСКИЕ КОРНИ
Интересно, что идея использования электрической энергии для стрельбы не является изобретением последних десятилетий. Так, например, «электрический аппарат для движения снаряда» изобрел в начале прошлого века француз Луи Октав Фашон-Виллепле. Конструктивно пушка представляла собой два параллельных медных рельса, помещенных внутрь ствола, поверх которого были навешены катушки из провода – по ним пропускался электрический ток от батареи или механического генератора. При движении по рельсам оперенный снаряд своими «крыльями» последовательно замыкал контакты указанных выше катушек и таким образом постепенно продвигался вперед, набирая скорость. Изобретение свое он сделал еще на рубеже 1917–1918 годов, а заявку на получение в США патента подал 1 апреля 1919 года. Не известно, то ли бюрократическая волокита подвела, то ли сотрудники патентного бюро посчитали это за шутку, но патент свой за №1421435 французский инженер получил только в июле 1922 года.
Впрочем, и это далеко не начало истории – первое упоминание о пушке, снаряды которой отправлялись в полет посредством электричества, относится к 1845 году. В одном из английских журналов за январь–июнь указывалось, что в предыдущем году изобретатель по фамилии Беннингфильд предложил британскому военному министерству 16-мм электрическое орудие, которое на дальности 36,5 метра могло без труда пробивать доску толщиной 76 мм. Источником электроэнергии предполагались гальванические элементы, скорострельность – порядка 1000 выстрелов в минуту. Точных данных о конструкции пушки, впрочем, не сохранилось, как и информации о том, что сталось с самой пушкой.
В новом, XIX, веке подобным оружием занимались в Норвегии (патент на электромагнитную пушку в 1901 году получил Кристиан Биркеланд), вновь во Великобритании (в 1908 году инженер Симпсон предлагал с помощью электрической пушки своей конструкции обстреливать французскую столицу аж из пригородов Лондона). Не отстала и Российская империя (в 1915 году два русских инженера подготовили проект дальнобойной электрической пушки, имевшей калибр 300 мм и предполагавшейся к использованию 1000-кг снарядов. Идея получила признание, но ввиду занятости военной промышленности заказами военного ведомства для нужд фронта постройку пушки сочли невозможной. В 1934 году в США Верджил Ригсби получил патент №1959737 на автоматическую электрическую пушку. Спустя два года профессор Принстона Эдвин Нортруп построил электромагнитное орудие с 18 «ствольными» катушками). В Советской России в 1920–1930-е годы тоже активно обсуждалась идея создания 76-мм электропушек. А в нацистской Германии инженер Министерства вооружений Иоахим Ханслер в 1944 году спроектировал и построил 10-мм пушку LM-2. Во время испытаний последней 10-граммовый алюминиевый «снаряд» цилиндрической формы удалось разогнать до скорости 1080 м/с. На основе его работ Люфтваффе было даже подготовлено техническое задание на электрическую зенитную пушку. Начальная скорость снаряда предполагалась не менее 2000 м/с, а скорострельность – 12 выстрелов в минуту. Впрочем, данная пушка, как и многие другие образцы «вундерваффе», в серию так и не пошла – тысячелетний рейх рушился под ударами союзников, и промышленность Германии уже была не способна на такие «подвиги». Опытный образец и проектная документация попали в руки американских военных. По результатам своих испытаний те в 1947 году вынесли заключение – для нормальной работы пушки требовалась энергия, которой можно было осветить пол-Чикаго.
УПОР НА РЕЛЬСОТРОНЫ
Надо отметить, все это были электромагнитные пушки катушечного типа – не рельсотроны. Такие пушки, состоявшие из соленоида, внутри которого располагался ствол, получили название пушек Гаусса – по имени Карла Гаусса, известного трудами в области теории электричества и магнетизма. Снаряд вставлялся в ствол с «казенной» части, при подаче тока в соленоиде возникало магнитное поле, разгонявшее снаряд, который как бы втягивался в область цепи катушек.
Приоритет же в последней трети ушедшего века получил рельсотронный, а не катушечный вариант электромагнитной пушки – благодаря более простой конструкции и большей мощности выстрела. Первые рельсотронные пушки, имевшие практическое значение, появились в 1970-х годах. Наиболее известны образцы, созданные в Австралийском национальном университете: сэр Марк Олифант выступил инициатором создания униполярного генератора мощностью 500 МДж и запитывавшегося от него тоже «не слабого» рельсотрона, использовавшегося в лабораторных целях, а 1970-х годах работами с рельсотронными пушками активно занимались Ричард Маршалл и Джон Барбер. В последней четверти прошлого века велись работы по рельсотронной тематике даже в Югославии (мощность пушки составила около 7 килоджоулей), в 1980-х годах к созданию рельсотронов – калибром 30 мм – приступили и в СССР, хотя о сегодняшнем состоянии работ в данной области в России точной информации нет.
РЕЛЬСОТРОН КАК ОН ЕСТЬ
Если, как говорится, зреть в корень, то испытываемый сегодня американскими военными «электромагнитный рейлган» представляет собой одну из разновидностей электромагнитного (или электродинамического) ускорителя масс, или, как его еще называют, импульсный электродный ускоритель масс.
Конструктивно он представляет собой две подсоединенные к источнику электроэнергии и расположенные параллельно электропроводные шины (металлических рельса), между которыми с «казенной» части заряжается также электропроводный снаряд, замыкающий таким образом электрическую цепь. Затем на рельсы подается электрический ток, после чего под действием образующейся непосредственно внутри канала ствола и направленной перпендикулярно движению тока и линиям магнитного поля силы Лоренца снаряд разгоняется до сверхвысоких скоростей. В рамках рассматриваемой нами программы специалистам ВМС США удалось разогнать 10-килограммовый «снаряд-болванку» до 2,5 км/с. Но и это не предел – упоминавшиеся выше специалисты Австралийского национального университета получали на рельсотроне скорости более 5 км/с, пусть и при массе «снаряда» в несколько граммов.
Однако не все так просто с рельсотроном, как это может показаться на первый взгляд. При детальном рассмотрении можно найти целый «букет» недостатков и специальных требований, так сказать «но» и «если». Во-первых, «заряд», то есть импульс тока, должен быть одновременно и очень мощным, и как можно менее длительным – это позволит разогнать снаряд, а не расплавить его. Но в то же время импульс должен быть «полностью управляемым», как подчеркивают американские специалисты; во-вторых, большая мощность импульса требует наличия обладающего максимально возможной мощностью источника питания; в-третьих, поскольку направляющие рельсотрона, то есть сами рельсы, во время выстрела должны пропускать короткий и мощный импульс тока, их изготавливают из материала с максимально возможной проводимостью. При этом он еще должен также выдерживать следующий по ним со сверхвысокой скоростью снаряд и возникающий при выстреле «тепловой удар» – от протекающего тока и трения снаряда о рельсы (во время выстрела хорошо заметен характерный след от сгорающих частиц снаряда.
Следует также отметить, что рельсотрон может выполнять стрельбу не только самим снарядом, но также и плазмой. Например получаемой при сгорании, помещенной в «ствол» проволоки и затем также разгоняемой «на рельсах». Впрочем, при сегодняшнем уровне науки и технологий полученный таким образом «плазменный снаряд» является неустойчивым и быстро распадается, да и двигаться «плазменный снаряд» может лишь в определенной среде, с определенным давлением. Но американские военные все же не исключают возможности получения такой «плазменной пушки» в свое распоряжение хотя бы в долгосрочной перспективе.
 Так выглядит рейлган. Фото ВМС США |
ИСПЫТАНИЯ И РЕКОРДЫ
В октябре 2006 года на полигоне исследовательского центра в Дальгрене из исследовательского рельсотрона – первого прототипа перспективной 64-мегаджоульной боевой рельсотронной пушки – был выполнен выстрел снарядом массой 3,2 кг, мощность выстрела составила 8 МДж. Полтора года спустя, 31 января 2008 года, там же был произведен выстрел аналогичным 3,2-килограммовым алюминиевым снарядом, успешно «поразившим» наполненный песком металлический бак. На этот раз использовалась усовершенствованная батарея конденсаторов увеличенной емкости, начальная скорость снаряда во время испытаний в семь раз превысила скорость звука, а кинетическая энергия выстрела достигла 10,6 МДж – на тот момент это был рекордный показатель, на 1,6 МДж превысивший предыдущий рекорд, принадлежавший почти 15 лет исследовательской группе из Университета Техаса в городе Остин, работавшей по контракту с командованием Сухопутных войск США.
«К настоящему времени уже почти достигнут предел возможностей для используемых в артиллерии пороховых зарядов, а нынешние опыты являются первым шагом на пути создания тактически пригодных боевых рельсотронных пушек с мощностью выстрела 64 МДж, – подчеркнул после испытаний представитель исследовательского центра в Дальгрене Чарльз Гарнетт, сообщив, что рельсотронная пушка вполне способна отправить снаряд массой 18 кг на дальность 200 миль (около 370,4 км) – в 10 раз дальше, чем самая мощная современная американская корабельная артустановка Mk 45. – К тому же, наши заказчики ожидают, что рельсотронная пушка будет не такой «громкоговорящей».
Причем если армейская пушка в Техасе рекордный выстрел делала на пределе своей мощи, то военно-морская пушка в Дальгрене имеет расчетную мощность 32 МДж, а следующим этапом ее разработки будет постройка как раз рельсотрона на 64 МДж. «В процессе разработки 64-мегаджоульной рельсотронной пушки они, конечно, столкнутся со множеством проблем, – заметил в интервью американским специализированным СМИ специалист Университета Техаса Джон Кицмиллер, работавший в свое время над армейским рельсотроном, – но с технологической точки зрения это вполне реализуемо». В подтверждение этого он обнародовал бюджет ВМС США на данную программу – по нему в период до 2011 года запланировано выделение по 40 млн. долл. ежегодно. По мнению Кицмиллера, при таком финансировании – а армейская программа «накрылась» именно из-за недостаточного финансирования – боеспособную рельсотронную пушку можно будет создать за 15–20 лет. Одной из основных проблем, по мнению специалиста, станет создание соответствующих источников питания. Ведь «для того чтобы батарея конденсаторов могла «хранить» питание для нескольких 64-мегаджоульных выстрелов, флоту необходимо забить конденсаторами корабль размером с авианосец».
Кстати, еще одна проблема вытекает из намерения командования ВМС США применять из рельсотронных пушек не простые «болванки», а управляемые боеприпасы со спутниковой системой наведения – в этом случае конструкторам придется создать систему управления, способную выдержать действительно колоссальные перегрузки, минимум вдвое выше, чем это могут «позволить себе» самые лучшие современные системы управления. Придется поработать и со стволом – у боевой пушки он должен выдерживать серию выстрелов, а то ведь придется возить с собой на корабле кроме батарей конденсаторов или компульсаторов еще и кучу сменных стволов.
«Выстрелить из рельсотронной пушки один или два раза – значит доказать практичность технологии, – подтвердил Чарльз Гарнетт. – Если же выстрелить из рельсотрона тысячу или другую раз – значит создать оружие». Пока же сотрудникам Научно-исследовательского управления ВМС США приходится после каждого выстрела заменять какой-либо из компонентов испытываемого рельсотрона.
Следующий этап программы был начат во второй половине 2009 года – с момента поступления в центр изучения вопросов ведения надводной войны в Дальгрене рельсотрона, созданного специалистами компании «БиЭйИ Системз» и получившего название «Электромагнитный исследовательский рейлган» (Electro-Magnetic Laboratory Rail Gun). Расчетная мощность рельсотрона – 32 МДж, начальная скорость снаряда – до М=8, причем от руководства центра потребовалось установить дополнительное количество конденсаторов. Кстати, «БиЭйИ Системз» оказалась участником американского проекта не просто так – британское Министерство обороны также проявляет активный интерес к рельсотронным пушкам. Так, в 2003 году на полигоне Дандреннан в исследовательском центре Агентства оборонных исследований Великобритании в шотландском городке Киркудбрайт было проведено первое огневое испытание «электромагнитного рейлгана» – стрельба проводилась не на полную мощность, была достигнута начальная скорость снаряда около М=6. Однако британцы результаты работы по своему до сих пор работающему – уже почти 10 лет – рельсотрону, в отличие от их американских коллег, не особо стремятся афишировать.
РЕЛЬСОТРОННЫЙ ЭСМИНЕЦ
По расчетам американских специалистов, для рельсотронной пушки мощностью 64 МДж придется обеспечить подачу 6 млн ампер в секунду – колоссальная электрическая энергия, которую не то что сохранить трудно, но и произвести на находящемся посреди океана надводном корабле достаточно сложно. Скажем, по данным доктора Амира Чабоки, занимающегося в «БиЭйИ Системз» программой по разработке «электромагнитных рейлганов», для выполнения из 64-МДж рельсотронной пушки шести выстрелов в минуту необходима подача на комплекс 16 МВт электроэнергии. Для сравнения, мощность главной энергоустановки перспективного эсминца УРО типа DDG 1000 заявлена в размере 72 МВт – и это на все про все: движение корабля, запитку всех корабельных потребителей электроэнергии, в том числе комплексов оружия и радиотехнического вооружения. Впрочем, специалисты рассчитывают на то, что в процессе проведения стрельб скорость эсминца будет незначительной и кораблю не нужна будет вся эта огромная энергия.
Стреляющие управляемыми высокоточными снарядами на 200–220 миль (около 370–407 км) скорострельные рельсотронные пушки видятся командованием Корпуса морской пехоты США в качестве одного из наиболее эффективных средств для поддержки своих подразделений, высаживающихся на враждебное побережье, и получить такое «чудо-оружие» – пусть и в не особо близком будущем – уже стало для американских «морпехов» навязчивой идеей.
Генералы морской пехоты и адмиралы американского флота спят и видят картину боя в недалеком будущем: во время высадки на побережье противника подразделения морпехов сталкиваются с неожиданно серьезным сопротивлением противника и руководитель операции решает запросить дополнительную огневую поддержку; в это время находящаяся на дистанции 150–200 миль от района высадки пара эсминцев УРО типа DDG 1000 получает данные целеуказания, командиры кораблей отдают соответствующие команды. Однако вместо того, чтобы применить «дорогие», по миллиону «баксов» крылатые ракеты «Томахок», эсминцы начитают почти беззвучный обстрел из рельсотронных пушек с применением «умных» управляемых снарядов. После ввода данных для стрельбы на пушку подается ток и метровый 18-кг снаряд с гиперзвуковой скоростью вылетает из ствола по направлению к цели. Примерно 5–6 минут спустя первые снаряды накрывают досаждающие морским пехотинцам огневые точки.
Потенциальными «потребителями» нового комплекса вооружения должны стать перспективные эсминцы УРО типа DDG 1000 и даже последние в серии эсминцы УРО типа DDG 51. Впрочем, с первыми теперь возникла проблема – программа находится практически в стадии закрытия.
РЕЛЬСОТРОНЫ НА ЭКРАНЕ
Зато различные образцы электромагнитного оружия прочно оккупировали страницы фантастических произведений, киноэкраны с голливудскими блокбастерами и многочисленные компьютерные «стрелялки» и «бродилки». Так, именно с «широкого экрана» из созданного в Голливуде фильма «Стиратель» с прославленным Арнольдом Шварценеггером в главной роли шагнула к нам оснащенная рентгеноскопическим прицелом суперсовременная «электромагнитная штурмовая система», или «электромагнитный пульсатор», созданный в тайне компанией «Сайрез» и стреляющий металлическими шариками, вылетающими чуть ли не со скоростью света.
По сценарию боевика, сотрудница «торгующей смертью» компании Ли Каллен, которую играет Ванесса Уильямс, раскрывает тайный план руководства «Сайрез» и вместе с агентом Джоном Крюгером – в исполнении Шварценеггера – предотвращают продажу 10 тыс. портативных электромагнитных штурмовых винтовок главарю русской мафии. И то правда – кто еще может заплатить 52 млн. «баксов» и развязать затем всемирный криминальный террор. Впрочем, тогда имя Усамы бен Ладена было еще не в ходу, а так – как знать, может быть, Мистеру Вселенная пришлось бы воевать именно с его подручными, а не продажными агентами ЦРУ и ФБР.
«Мы уделили много внимания тому, чтобы зрители осознали серьезную угрозу, исходящую от подобного оружия, – говорил позже Арнольд Шварценеггер, – с помощью которого кто-то может «проникнуть» внутрь вашего дома, смотря сквозь стены. Оно действительно не оставляет вам ни единого шанса выжить».
В общем, хорошо, что такое оружие стреляет пока только с экранов кинотеатров, хотя, как показывает мировая история, многие «задумки» фантастов и других творческих личностей рано или поздно все же оказывались в руках военных. Так что держите на всякий случай дома пару холодильников – с их помощью, как показано в «Стирателе», можно на время спрятаться от всевидящего ока «электромагнитной штурмовой системы».
