Railguny mohou vystřelovat projektily obrovskou rychlostí, ale jejich vývoj si nejspíše vyžádá ještě mnoho času a peněz

Armádní výzkum mnohdy přinesl technologie, které posunuly lidstvo dopředu. Často stojí ohromné množství prostředků, ale ani ty nemusí vždy zaručit rychlý úspěch.

i Zdroj fotografie: U.S. Navy / Public Domain
                   

Již od vynálezu střelného prachu a zkonstruování střelných zbraní je hlavním principem výstřelu projektilů chemická reakce. Její energie umožňuje projektilu dosáhnout relativně vysoké rychlosti, ale má svá fyzikální omezení. Při použití chemických hnacích náplní v dělostřeleckých i puškových nábojích již nejde úsťovou rychlost projektilů u dnešních střelných zbraní výrazně zvyšovat, a proto se vědci snaží už mnoho let přijít na jiný a účinnější způsob. Jednou z nejslibnějších technologií se jeví takzvaný railgun.

Obrovská rychlost projektilu

V obecném principu jde o to, že je nějaký elektricky vodivý projektil kontaktně umístěn mezi dvě navzájem izolované vodící kolejnice, do kterých je „puštěn” elektrický proud, a pomocí principu elektromagnetizmu je onen projektil urychlen a vymrštěn vpřed. Podle odhadů, přičemž praktické zkoušky tomu nasvědčují, bude rychlost takovýchto projektilů zcela určitě mnohem vyšší než při použití chemických náplní. Teoreticky i více než 3 kilometry za sekundu, tj. téměř 11 000 kilometrů za hodinu.

iZdroj fotografie: Public Domain

Pro srovnání, první kosmická rychlost, tj. rychlost, která udrží družici na oběžné dráze Země, činí 25 440 km/hod a k jejímu dosažení jsou potřeba obrovské až třístupňové rakety. Tedy projektily vystřelené tímto systémem by měly mimo jiné mnohem větší dostřel než současné palné zbraně, navíc díky své rychlosti by byly i ničivější. Proto je tento princip testován na několika různých technických prototypech a pokusných „stendech” hned několika ozbrojenými silami ve světě.

Pokusy Američanů v rámci projektu Velocitac Eradico na počátku 21. století prokázaly, že lze při dnešních technických a technologických možnostech bez problémů postavit takovéto elektromagnetické dělo – railgun, které urychlí projektil při jednotlivém výstřelu na konci „hlavně” na rychlost až 5 Machů. Díky tomu doletí jeho „granát” na vzdálenost přes 200 kilometrů. Jenže jeden jediný výstřel spotřebuje elektrickou energii v hodnotě 33MJ, což je 9,17 kWh.

Vysoká spotřeba energie

Zkusme si představit, že půjde o ekvivalent rychlopalného kanónu, který bude pálit rychlostí 110 výstřelů za minutu. To není mnoho, dnes nejrychlejší automatické kanóny pálí rychlostí až 100 ran za vteřinu. Jenže těch 110 „výstřelů” vyvíjeným railgunem v USA by spotřebovalo za minutu cca jednu megawatthodinu elektrické energie. Pro srovnání, reaktor A1 v naší atomové elektrárně Jaslovské Bohunice vyrobí za minutu dle projektu cca 1,833 megawatthodin, což by nestačilo ani pro souběžnou střelbu dvou railgunů za stejnou dobu, když oba vystřelí 110krát.

Zde je ten příslovečný první zakopaný pes. Fyzikální zákony jsou neúprosné a vývoj brzdí, i když princip railgunu je vědcům známý již déle než 100 let. První teoretické myšlenky na zbraň obdobného principu se objevily již za první světové války. Dne 1. dubna 1919 francouzský vynálezce Louis Octave Fauchon-Villeplee podal v USA patent na elektrické dělo, jež bylo podobné lineárnímu elektrickému motoru. V červenci 1922 mu byl potvrzen jako patent no. 1,421,435 „Electric Apparatus for Propelling Projectiles“ (elektrický přístroj pro vystřelování projektilů).

Za druhé světové války princip zkoumalo i nacistické Německo, které ho plánovalo využít pro protiletadlové zbraně. Němečtí vědci vypracovali studii a v roce 1944 i projekt šestihlavňového děla pro střelbu projektilů s půlkilogramem výbušnin a rychlostí až 2 000 m/s, ale nikdy nebyl doveden do funkčního stádia. V roce 1947 tento projekt ověřovali američtí vědci.

Zjistili, že princip by byl možný, ale energetické požadavky takové zbraně by byly obrovské, pro střelbu 12x za minutu ze šesti „hlavní” (teoreticky jedna projektovaná baterie protiletadlových německých railgunů) by za minutu spotřebovala elektrickou energii ekvivalentní spotřebě celonočního osvětlení poloviny Chicaga, takže v praxi byl tento projekt nereálný.

Výzkum běží řadu let

Intenzivně začal být princip railgunu zkoumán v 80. letech ve Spojených státech, později i ve Velké Británii a dalších zemích. Výzkum však postupoval jen velmi pomalu. V roce 2010 se britské společnosti BAE Systems podařilo odpálit 3,2 kilogramu těžký projektil rychlostí 3,39 kilometru za sekundu. Testy provádělo i americké námořnictvo a další. Kolem roku 2011 výzkum v oblasti railgunové technologie ohlásila i Čína, ví se také o programech v Rusku nebo Indii. Například americké námořnictvo již mělo v této oblasti utratit přes půl miliardy dolarů (12 miliard korun).

iZdroj fotografie: U.S. Navy / Public Domain
USS Michael Monsoor na moři

Vědci se i přes jistý pokrok stále musí vypořádávat se zásadními problémy konstrukce. Jedním z nich je nízká životnost samotných kolejnic, které jsou při střelbě extrémně namáhané, přičemž je na nich požadováno, aby se téměř vůbec nedeformovaly, jinak by přesnost takové střelby silně utrpěla. Na překážku je také vysoká teplota díky superhorké plazmě, jež je při výstřelu produkována. Zatím se odhaduje, že samotná hlaveň s „kolejnicemi” vydrží za těchto podmínek maximálně 400 výstřelů.

A tak je jediná možnost, jež je dnes při současném stupni technických znalostí v daném směru reálná, tedy umístění railgunů jako jednotlivě střílejících zbraní na lodě námořnictva, především s atomovým reaktorem nebo jiným dostatečně mocným zdrojem palubní elektrické energie. Avšak například z amerických plavidel mají mít údajně potřebné množství volné elektrické energie pro střelbu railgunem k dispozici jen torpédoborce třídy Zumwalt, které však US NAVY po dodání prvních tří kusů nakonec odmítla dále objednávat a víceméně s nimi pro budoucnost nepočítá.

Účinné proti hypersonickým zbraním

Technický výzkum v tomto směru se dnes nejvíce soustřeďuje na vyřešení co největšího snížení spotřebovávané energie pro jednotlivé výstřely. Lze však předpokládat, že vývoj této zbraně bude zcela jistě pokračovat, i kdyby v tomto směru vědci příliš neuspěli. Kromě rychlosti střely má princip railgunu totiž pro vojáky další lákavé výhody.

Jednou z nich, a ne zrovna nepodstatnou, je použití mnohem levnějších projektilů v railgunu, než jsou dosavadní dělové granáty. Ty railgunové jsou totiž bez výmetné části granátových nábojů, tj. bez chemických náplní. Ty nejen zabírají místo, ale představují i riziko, protože mohou při zásahu například muničního skladu explodovat dokonce jednodušeji než samotné bojové náplně hlavic.

iZdroj fotografie: U.S. Navy / Public domain
Elektromagnetický railgun umístěný v Naval Surface Warfare Center

Railguny se díky svým vlastnostem nabízejí nejen jako zbraně dlouhého dosahu, ale jako možná obranná zbraň protiraketové obrany. Díky rychlosti svých střel by mohly být účinné i proti hypersonickým zbraním. Ale jen za předpokladu, že budou mít dostatečnou kadenci, což nás opět vrací k problému spotřeby energie k výstřelu. Zároveň bude možné jimi vypálené projektily nějakým způsobem řídit.

Za jak dlouho vědci podle vás vyvinou použitelný railgun?

Zdroj: TechInsider
Diskuze Vstoupit do diskuze
72 lidí právě čte
Zobrazit další články
Události247.cz
Události247.cz
Západ může reagovat na jaderný krok ruského prezidenta hned několika způsoby
VědaŽivě.cz
VědaŽivě.cz
Jak je možné, že lidé přežili dobu ledovou: Museli být kreativní, zruční a dokonale sehraní
JakZdravě.cz
JakZdravě.cz
Šťáva z kysaného zelí je pro tělo ultimátní zázrak. Mimo jiné podporuje hubnutí a ocení ji také diabetici
adbz.cz
adbz.cz
Zázvor je na podzim a v zimě k nezaplacení. Vypěstovat ho je hračka, navíc má až 3krát větší sílu než ten z obchodu