Wojciech Duszyński: O rozwoju dział elektromagnetycznych kilka słów

Na początku obecnego roku kalendarzowego doszło do dość istotnego wydarzenia z dziedziny technologii wojskowej. Brytyjski gigant zbrojeniowy BAE Systems ukończył pierwszy egzemplarz działa elektromagnetycznego typu rail gun (w polskim języku: działo szynowe), będący prototypem modelu nadającego się do bojowego użycia. Jest on przeznaczony dla Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych stanowiąc owoc siedmiu lat wytężonej pracy[i].

Sama idea stojąca za powstaniem broni tego typu jest stosunkowo prosta i znana od dawna. Pocisk wyrzucany jest nie przez energię rozprężających się gazów prochowych (jak w przypadku klasycznej broni palnej), a za pomocą odpowiednio mocnego pola elektromagnetycznego. Zgodnie z podstawowymi zasadami fizyki: na przewodnik, znajdujący się w polu magnetycznym, w wyniku przepływu prądu działa siła elektrodynamiczna, skierowana prostopadle do kierunku prądu i pola magnetycznego. Zasadnicza konstrukcja takiego działa, również nie należy do skomplikowanych: opiera się na dwóch równoległych szynach, przez które przepływa elektryczność (stąd angielska nazwa wywodząca się od szyny właśnie). Pomiędzy nimi umieszcza się pocisk, włożony w specjalny płaszcz – tzw. sabot, wykonany z materiału przewodzącego, który odpada odeń po opuszczeniu lufy, podobnie jak w przypadku podkalibrowych pocisków przeciwpancernych. W alternatywnej wersji, określanej mianem coil gun, występuje normalna lufa, owinięta, przynajmniej na części swego przewodu cewkami elektrycznymi. Zaleta zastosowania tego sposobu miotania, polega na możliwości osiągnięcia znacznie wyższych prędkości wylotowych – tj. takich jakie pociski mają w momencie opuszczenia lufy. W przypadku klasycznych materiałów miotających, ze względu na prędkości rozchodzenia się gazów, bardzo trudno przekroczyć 1800 m/s. W rail gunie problemu takiego nie ma. Czynniki odpowiedzialne za silę elektrodynamiczną, można zwiększać nie napotykając na podobne bariery, umożliwiając wystrzeliwanie pocisków z prędkością sięgającą 6000 m/s[ii]. Ponadto, ze względu na brak materiałów miotających, czy nawet wybuchowych (bowiem sama energia kinetyczna staje się wystarczająca do skutecznego porażenia celu) znacząco wzrasta bezpieczeństwo eksploatacji.

Oczywiście praktyka budowy realnego, działającego egzemplarza to jednak znacznie bardziej skomplikowana sprawa. Problem stanowi przede wszystkim dostarczenie odpowiedniej ilości energii Aby nadać pociskowi o masie kilku kilogramów prędkość 2500 m/s na ograniczonej długości lufy, potrzeba energii sięgającej nawet 100 MJ. Również natężenie musi być odpowiednio wysokie. Ponadto kłopotem może być zużycie i przegrzewanie się działa, bowiem prąd, oraz wysokie prędkości pocisku generują znaczne ilości ciepła. Z tych powodów, chociaż koncepcję znano już w okresie międzywojennym, a pierwszy działający railgun został skonstruowany już w 1970 r. na Australijskim Uniwersytecie Stanowym, budowa armaty gotowej do realnego wykorzystania, oraz seryjnej produkcji nadal pozostaje problematyczną. Rzecz jasna technologia się rozwija, a ostatnie osiągnięcia znacznie przybliżają nas do tego celu.

Prace nad taką bronią prowadzi większość czołowych potęg w przemyśle zbrojeniowym, jak USA, Rosja, Wielka Brytania czy Francja. Największe środki inwestowane są oczywiście w Stanach Zjednoczonych, które też najpoważniej myślą o bojowym wdrożeniu dział elektromagnetycznych. Głównym zainteresowanym jest tamtejsza marynarka wojenna, planująca ich montaż na przyszłych dużych jednostkach, przede wszystkim niszczycielach klasy DD(X) Zumwalt. Pierwsze egzemplarze miałyby pojawić się w służbie w okolicach 2018-2020 r. Okręty są główną platformą ruchomą pozwalającą na ich montaż, bowiem implementacja na wozach bojowych (chociaż i tu pewne plany istnieją) byłaby nader problematyczna ze względu na kłopoty z pomieszczeniem źródeł zasiania odpowiedniej mocy. Jeśli chodzi o broń piechoty, to ciężko myśleć nad zastosowaniem dział elektromagnetycznych, z uwagi na chociażby odrzut (budowa zaś egzemplarzy o charakterystykach odpowiadających obecnie stosowanej broni palnej nie ma sensu). W przypadku okrętów, z uwagi na dostępną przestrzeń, nie ma takich trudności. Armaty mają służyć głownie do bombardowanie nadbrzeża, oraz głębi obszaru przeciwnika. Szacuje się, iż ich zasięg sięgałby 120 mil morskich (czyli ponad 220 km), a mógłby zostać wydłużony do nawet  200 mil. W takiej zaś odległości od brzegów morskich, żyje 85% populacji światowej. Tak więc, za jej pomocą można by wspierać działania wojsk lądowych w prawie każdym konflikcie. Ocenia się, że w ciągu pierwszych 8 godzin operacji okręt zaopatrzony w działa elektromagnetyczne jest w stanie wystrzelić teoretycznie dwa razy większy ładunek niż, jest w stanie dostarczyć lotnictwo pokładowe pojedynczego lotniskowca[iii].

O zastosowaniach wynikłych z podstawowej zalety broni tego typu: wysokich prędkości wylotowych, nie trzeba wiele pisać. Jedno z nich, jako artylerii bardzo dalekiego zasięgu, zostało juz omówione powyżej. Szacunki odnośnie osiągalnych donośności stawiają je praktycznie w klasie rakiet taktycznych[iv]. W przeciwieństwie do nich, nie podlegają też pewnym ograniczeniom natury prawnej[v]. Ponadto, znakomicie nadają się one na broń przeciwpancerną, z uwagi na olbrzymią energię kinetyczną, jaką mogą dysponować. Mogą również stanowić bardzo dobry oręż przeciwrakietowy. Sama zasada działania rail gun’a ma być zastosowana w katapultach elektromagnetycznych przyszłych lotniskowców, zastępujących dotychczas stosowane urządzenia parowe.[vi] Rozwój tej technologii napotyka wprawdzie na pewne opory ze strony części kręgów decyzyjnych[vii], ale wydaje się, że nie jest to w stanie powstrzymać procesu, działa elektromagnetyczne za jakiś czas, staną się istotnym komponentem sił zbrojnych i przyczyniając się do daleko posuniętych przemian w wojskowości.