Súng điện từ railgun hoạt động như thế nào?

Tầm bắn xa hơn 20 lần, đầu đạn bay nhanh gấp hơn 10 lần các loại vũ khí quân sự thống thường – là tóm tắt ngắn gọn về uy lực của súng điện từ railgun. Vậy súng điện từ railgun là cái gì, và nó hoạt động như thế nào? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

Cấu tạo

Khối nguồn (bao gồm khối tạo năng lượng & khối nguồn xung – power generator & power supply): Tạo năng lượng để cấp điện cho súng điện từ railgun. Dòng điện được cấp cho các khẩu súng điện từ railgun với kích thước trung bình đến lớn có cường độ đến vài triệu Ampe (dòng điện với cường độ 0.2 Ampe là đủ gây chết người).

Đường ray – conducting rail: Đường ray của súng điện từ railgun làm bằng vật liệu dẫn điện như đồng. Chiều dài của đường ray này có thể dài đến 9 mét. Đường ray này sẽ đóng vai trờ như bệ phóng để phóng đẩu đạn đi.

Lõi mang đầu đạn – armature: Lõi mang đầu đạn của súng điện từ railgun cũng được làm bằng vật liệu dẫn điên. Lõi sẽ nối 2 đường ray thành một mạch điện kín.

Đầu đạn – projectitle: Đương nhiên là thành phần quan trọng nhất của súng điện từ railgun. Tùy theo mục tiêu mà đầu đạn có thể sẽ khác nhau nhưng thường sẽ chứa chất nổ để công phá mục tiêu.

Cơ chế hoạt động

Hoạt động của súng điện từ railgun dựa trên lực Lorentz. Đây là lực tổng hợp của lực điện và lực từ tác dụng lên một điện tích điểm nằm trong trường điện từ. Video clip dưới đây có thể sẽ giúp bạn hiểu hơn về lực Lorentz:

Sau khi đã hình dung được lực Lorentz, hình dưới đây sẽ cho biết nguyên lý hoạt động của súng điện từ railgun:

Nguyên lý hoạt động của súng điện từ railgun dựa trên lực Lorentz

Khi bật công tắc, nguồn sẽ cấp dòng điện một chiều đi qua đường ray cực dương, qua lõi mang đầu đạn, quay trở lại cực âm (màu da cam trong hình vẽ). Dòng điện chạy trong đường ray sẽ sinh ra từ trường (màu xanh mây) xoay quanh cuộn dây (giống như kiến thức trong các bài học vật lý phổ thông). Tổng hợp từ trường gây ra bởi dòng điện chạy qua 2 đường ray sẽ là từ trường theo phương thẳng đứng.

"Từ trường theo phương thẳng đứng (B)" đặt lên lõi mang đầu đạn kết hợp với "dòng điện (i)" chạy qua lõi mang đầu đạn sẽ tạo ra lực lorentz. Đây chính là lực để đẩy đầu đạn đi ra khỏi nòng súng. Do lực này tỉ lệ thuận với cường độ từ trường (quyết định bởi cường độ dòng điện qua đường ray) và chiều dài đường ray, nên chỉ cần dòng điện đủ lớn, đường ray đủ dài, súng điện từ railgun sẽ bắn ra một viên đạn với khả năng công phá cực lớn.

Theo nghiên cứu của các chuyên gia chế tạo vũ khí, hỏa lực súng điện từ railgun vượt trội so với các loại súng quân sự thông thường, với khả năng bắn ra đầu đạn có vận tốc siêu tưởng: 16000 mét trong một giây. Trong khi các khẩu súng thông thường chỉ bắn được đạn có vận tốc 1219 mét trong một giây là nhanh. Xét về tầm bắn, các loại pháo phổ thông với tầm bắn khoảng 19km đã là điểu lý tưởng. Tuy nhiên khi sử dụng súng điện từ railgun, một mục tiêu ở cách xa 402km sẽ bị hủy diệt chỉ trong vòng 6 phút.

Ứng dụng

Với những tính năng siêu tưởng như vậy, súng điện từ railgun sẽ làm hài lòng các chính trị gia, các nhà lãnh đạo khó tính nhất với một danh sách dài các ứng dụng.

Súng điện từ railgun giúp cho đầu đạn được cải tiến rất nhiều. Lý do đầu tiên, đầu đạn của súng điện từ railgun không cần phải mang thuốc súng, đầu đạn sẽ trở nên nhỏ nhẹ, dễ vận chuyển hơn rất nhiều so với đầu đạn phổ thông. Việc kích thước đầu đạn trở nên "khiêm tốn" hơn, cộng với tốc độ cực cao sẽ khiến cho việc đánh chặn các cuộc tấn công gần như là vô vọng.

Các đầu đạn railgun được định vị bằng vệ tinh nên có thể di chuyển theo các quỹ đạo phức tạp hơn rất nhiều. Một điểm rất quan trọng là do thiết kế đặc biệt của súng điện từ railgun, các binh sĩ có thể thấy việc bắn súng điện từ railgun êm ái như bắn súng lade đồ chơi bởi độ giật gần như là không có. Trong khi tốc độ đạn bắn ra là cực cao so với súng lục hay pháo thông thường.

Uy lực sát thương của súng điện từ railgun cũng là lựa chọn hàng đầu trong việc đánh chặn các vật thể lạ có ý định "dòm ngó" Trái Đất. Có lẽ các lãnh đạo quân sự cũng có thể nghĩ đến việc sử dụng súng điện từ railgun để "gửi lời chào thân thiện" đến người ngoài hành tinh nếu như những vị khách không có thái độ "thân thiện" với Địa Cầu.

Súng điện từ railgun sẽ mở ra tương lai cho quân sự, an ninh vũ trụ, và thám hiểm vũ trụ

Một điểm cực kỳ ấn tượng của súng điện từ railgun là việc nó có thể bắn ra đầu đạn với tốc độ tương tự trong môi trường chân không. Điều này khác xa với nguyên tắc hoạt động của các đầu đạn thông thường, vốn phải cần sự trợ giúp của hóa chất và khí quyển để đạt được vận tốc lớn. Nếu súng điện từ railgun được trang bị cho các chiến hạm quân sự và các tàu vũ trụ, tính cơ động của những thiết bị này sẽ được nhân lên gấp bội.

Súng điện từ railgun thật đã được bộ quốc phòng Anh sử dụng vào ngày 6/3/2003, với vận tốc đầu đạn lên đến 2040 mét trong một giây. Kể từ đó đến nay, súng điện từ railgun vẫn đang được nâng cấp hàng ngày để đạt được "level" cao hơn. Khả năng rất cao trong tương lai, chúng ta sẽ được chiêm ngưỡng những vũ khí siêu tưởng vốn chỉ thấy trong các trò chơi như "Quake", "Metal Gear Solid", hay "Red Faction".