Гиперзвуковая… винтовка! Электромагнитное оружие

Мечта фантаста Александра Казанцева о создании электромагнитного оружия стала обретать плоть

«На сегодняшний день у нас уникальная ситуация
в нашей новой и новейшей истории:
догоняют нас.
Ни у одной страны сегодня нет
гиперзвукового оружия вообще,
а гиперзвукового оружия континентальной дальности
тем более».
В. В. Путин


Оружие недалекого будущего. А было так, что ещё в 1930 году будущий писатель фантаст Александр Казанцев придумал пушку с электромагнитным приводом и показал её тогдашнему наркому тяжелой промышленности Серго Орджоникидзе. Ну а сами испытания проходили в кабинете: эта модель своими железными снарядиками испортит у него в офисе все стены. Но нарком ответил, что на ремонт потребуется средств меньше, чем на разработку этого перспективного изобретения, и тут же распорядился перевести Александра Казанцева с Уральского металлургического завода в подмосковные Подлипки, на артиллерийский завод.

Собственно, ничего особенно нового Казанцев тогда не предложил. То, что он сделал, представляло собой уже известную «пушку Гаусса», и соблазнить ею можно было разве что наших военачальников вроде Тухачевского, и наркомов вроде Орджоникидзе. Как бы там ни было, но, хотя его «пушка» дальше настольного макета и не пошла, роман «Пылающий остров» он все же написал, и он вошел в золотой фонд нашей отечественной фантастики.

Вот так, по мнению издателей американского журнала «Современная механика», могла выглядеть электромагнитная пушка недалекого будущего
Прошли годы, и вот благодаря достижениям науки и техники мечта Казанцева о создании электромагнитного оружия стала мало-помалу обретать плоть.

В частности, в конце июля 2021 года американская компания Arcflash Labs продемонстрировала свою разработку электромагнитной винтовки GR-1, представляющую самую мощную винтовку Гаусса из доступных для массового потребителя. Винтовку можно заказать и получить через шесть месяцев.

По сути, это одна из разновидностей электромагнитного ускорителя масс, который был назван в честь немецкого учёного Карла Гаусса, заложившего основы всей математической теории электромагнетизма. Конструктивно любая винтовка или пушка Гаусса представляет собой соленоид, внутри которого находится ствол, выполненный из диэлектрика. Выстрел производится специальным снарядом из ферромагнетика. Действует это устройство очень просто: как только в катушке соленоида появляется электрический ток, возникает электромагнитное поле, которое снаряд и разгоняет.

Американское электромагнитное ружье EM-01-Alpha
Чтобы эффект импульса тока в соленоиде был мощным и кратковременным, применяют электролитические конденсаторы большой ёмкости с высоким напряжением.

И его изображение в графическом исполнении
Интересно, что винтовка получила обозначение GR-1 ANVIL («Наковальня»), компания рекламирует её как первый в мире серийный образец винтовки, то есть ручного оружия, действующего силой электромагнетизма.

Отмечается, что GR-1 может разогнать ферромагнитные снаряды диаметром полтора дюйма до скорости 75 м/с, в то время как скорострельность её может достигать 100 выстрелов в минуту. Стандартный магазин вмещает 10 пуль. Аккумулятор 6S LiPo позволяет сделать 40 выстрелов всего на одной зарядке. Причем стрелок может менять этот показатель с 20 выстрелов в минуту при полной мощности до 100 выстрелов в минуту с мощностью 50 процентов. Снаряды к ней имеют разную длину: 32, 42 и 52 мм.

Ещё одна «чудо-винтовка» с электромагнитным приводом. На ней даже установлен оптический прицел…
Специалисты отмечают, что «пушка Гаусса» имеет преимущества, которых нет у других видов стрелкового оружия. И на самом деле для нее гильзы не нужны. Её боеприпасы теоретически можно разогнать до очень высокой скорости, выстрел снарядом, не превышающим скорости звука, бесшумен. Отдача мала, износостойкость ствола высокая, и существует возможность работы даже в космическом пространстве.

Но и недостатки у неё очень серьезны, и самый главный из них – низкий ППД. Кроме того, из-за наличия электромагнитов и аккумулятора значительной ёмкости, она имеем большой вес, а скорость пули по-прежнему мала, то есть для стрельбы ради развлечения это как раз самое «то», но для участия в боевых действиях 75 м/сек – это смешно.

Но что если в недалеком будущем появятся вот такие гиперзвуковые снайперские винтовки со взрывной накачкой? Соленоиды взрывного типа известны. Новые материалы, позволяющие получить рекордные показатели напряжения магнитного поля, уже созданы. Что если все это объединить в единой конструкции, а в качестве «разгонного блока» для пули использовать обыкновенную… винтовку, но только стреляющую стальной пулей? Например, такую, как вы видите на этом фото. Конечно, «сказка ложь», но… Ведь практически все «кирпичики» для неё уже сегодня есть, и они все работают! Ну а внешне это самая обыкновенная снайперская винтовка, разве что ствол у неё длиннее обычного. На фото она показана в положении перед заряжанием
Теоретически, если удастся создать малогабаритные и исключительно мощные источники тока и высокотемпературные сверхпроводники (200–300К), то тогда можно будет говорить об этом оружии всерьез. Хотя существует и несколько иной путь…

На этом фото на ствол уже надеты соленоид-магнетрон и супрессор, а на планке Пикатинни закреплен оптический прицел
Так, специалистам из Национальной лаборатории сильных магнитных полей в США (MagLab) удалось создать исключительно мощный электромагнит, который может поместиться даже в маленькой дамской сумочке, а весит он лишь 390 г.

Магнетрон, сошки А-образной формы с выдвижными частями, верхний и нижний ресиверы и затвор простейшей конструкции – вот и все из чего эта винтовка гипотетически могла бы состоять уже сегодня
Но вот магнитное поле он создает с индукцией в рекордные 45,5 Тл, тогда как в томографе (МРТ) магнит выдает всего лишь какие-то 2–3 Тл. Столь высоких показателей удалось наконец-то добиться, благодаря применению сверхпроводящего сплава на основе оксида бария, меди и редкоземельных элементов, который применялся в виде очень тонких лент.

А-образная сошка из дюраля с поперечным креплением для большей жесткости легко регулируется по высоте…
Тут следует напомнить, что самые мощные искусственные магнитные поля получают при помощи сжатия магнитного поля внутри электромагнита, которое происходит за счет подрыва заряда взрывчатки. Поэтому такие магниты и называются генераторами взрывной накачки. Магнитное поле в момент взрыва может достичь 1 000 Тл за несколько микросекунд. Здесь, по сути дела, использовался этот же принцип, плюс к нему ещё и сверхпроводящие материалы.

Верхний ресивер с двумя муфтами и пружиной внутри. В одну муфту ствол ввинчивается, в другой скользит в момент выстрела и толкает затвор назад
Кстати, впервые работы над взрывными электромагнитными генераторами проводились ещё в СССР в центре ядерных исследований ВНИИЭФ в Сарове в начале 1950-х годов и только уже после этого в Соединенных Штатах в Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Дизайн рукоятки затвора – не что иное, как дань традиции. В принципе, она может быть и любой другой удобной для стрелка формы. Г-образная пластина перед ограждением спускового крючка служит для того, чтобы при транспортировке винтовки на неё укладывать одну из ног сошки
Генератор устроен очень просто: заряд взрывчатки в форме цилиндра охватывает трубку с намотанной на неё сверхпроводящей пленкой в виде ленты и подрывается так, чтобы сжатие цилиндра началось бы в тот самый момент, когда проходящий через соленоид ток находился на своем максимуме. Тогда и магнитное поле вокруг него будет максимальным по своей силе!

Но что если сделать работающую на этом принципе снайперскую винтовку для… спецопераций?! Для стрельбы с большого расстояния по исключительно важным целям?!
Представим себе в общем-то обычную по конструкции однозарядную снайперскую винтовку. В верхнем ресивере находится ствол, обвитый пружиной, на нижнем установлены направляющие для затвора, пистолетная рукоятка для удержания, УСМ, а также аккумуляторная батарея питания соленоида. Патрон обычный, винтовочный, но только пуля к нему должна быть стальная с медным ведущим пояском и внутренним сердечником из карбида вольфрама.

Это же крепления для левой сошки с левой стороны. Верхний ресивер в принципе с винтовки тоже снимается, но только смысла это делать при транспортировке нет
Та часть ствола, что находится в ресивере – нарезная, а часть, выходящая из него наружу – гладкая. На ствол за ресивером перед выстрелом надевается цилиндр с пятью секциями внутри, изготовленный из стали высокой прочности. Внутри каждой секции – катушка соленоида, намотанная из ленты сверхпроводящего сплава, и каждая из этих катушек обложена зарядом взрывчатки. Так что сам цилиндр должен быть ещё и очень прочным (и потому тяжелым, общим весом не меньше пяти килограммов!), чтобы при выстреле его не разорвало. На конец ствола у дульного среза надевается супрессор – перспективный вид глушителя, совмещённого с дульным тормозом, который обеспечивает меньшее и далеко не лишнее поглощение шума выстрела, а также устраняет столь демаскирующее его дульное пламя и выполняет ещё и роль дульного компенсатора.

Винтовка с извлеченным из нее стволом в положении для транспортировки. Прямоугольная коробка под прикладом – аккумуляторная батарея питания
При выстреле пуля сначала разгоняется в нарезном стволе до стандартных винтовочных 750–820 м/сек. Но едва только она попадает в гладкую часть ствола, как микропроцессор, до этого запитавший соленоид электроэнергией из аккумулятора, дает команду на поочередный подрыв зарядов в цилиндре соленоида. Возникает бегущее магнитное поле колоссальной напряженности, которое вполне может разогнать пулю до скорости в 5–7 км/сек, то есть до гиперзвуковой скорости. Расстояние в пять километров она таким образом пролетит всего лишь за одну секунду, а при ударе в цель сразу же обратится в плазму. Ствол после выстрела отходит назад вместе с затвором, а сам силой пружины возвращается назад.

Супрессор (слева) и соленоид-магнетрон (справа). На нем предусмотрен ремень для удобства переноски. Сама винтовка не очень тяжелая, но вот с надетым на неё магнетроном вес её резко возрастает. Правда, это же и придает ей большую устойчивость при выстреле
Сразу же после этого со ствола сначала снимают супрессор, затем ускоритель-магнетрон, в котором через какое-то время должны будут сработать плавкие предохранители и освободить его от находящихся внутри раскаленных газов. Затем на ствол надевается новый магнетрон, затем супрессор, в винтовку заряжается новый патрон, и она опять готова к выстрелу.

Да, дело это не быстрое и потребует помощи напарника стрелка. Но ведь и выстрел при этом производится с расстояния как минимум пять километров, так что все это вполне может быть сделано совершенно незаметно для противника, а самих выстрелов произведено даже не один, а два-три. А больше и не нужно, если, допустим, огонь ведется по боевым самолетам, взлетающим с какого-нибудь удаленного аэродрома. Или – по двигателям самолета ВИП-персоны также на взлете. Каким бы дорогим ни был выстрел из такой вот винтовки, уничтожение самолета стоимостью в миллионы долларов окупит любые расходы.

Источник