Nguyên lý hoạt động của 'siêu pháo điện từ' của Mỹ

“Cỗ máy hủy diệt” sử dụng năng lượng điện từ mới được công bố của hải quân Mỹ đã gây “sửng sốt” vì sức mạnh và tốc độ siêu việt. 
Với tốc độ hơn Mach 7 (mach: tốc độ âm thanh, 1 mach tương đương 1.225 km/giờ) và năng lượng thoát nòng 33 MJ, viên đạn nặng 9 kg của “siêu pháo điện từ” dễ dàng phá hủy mọi mục tiêu sau vài phút.

Siêu pháo sử dụng năng lượng điện từ mà mọi học sinh phổ thông đều biết.

Sử dụng năng lượng điện từ không phải là điều xa lạ trong khoa học hoặc cuộc sống hàng ngày. Giống như rất nhiều đồ điện gia dụng, “siêu pháo” hoạt động dựa trên lực Lorentz.

Lực Lorentz xác định theo qui tắc "bàn tay phải".

Một trong những ví dụ tiêu biểu của việc sử dụng năng lượng điện từ chính là máy gia tốc hạt LHC của tổ chức nghiên cứu hạt nhân châu Âu CERN nằm trên biên giới của Pháp và Thụy Sĩ. Máy gia tốc hạt sử dụng năng lượng điện từ để tăng tốc các vi hạt và tái hiện thời điểm khai sinh của vũ trụ.

Nguyên tắc cơ bản của “siêu pháo điện từ”

Những bộ phận cơ bản của "siêu pháo điện từ".

Pháo điện từ của Hải quân Mỹ, sử dụng máy phát điện (power generator) cung cấp  năng lượng cho bộ tạo xung. Bộ tạo xung được nối với cuộn dây và phát ra các xung điện tạo ra từ trường trong nòng pháo.

Nòng pháo bao gồm hai bộ phận chính: phần cảm là các thanh dây dẫn tạo từ trường (conductive rails) và phần ứng (armature) mang đầu đạn.

Dòng điện I, từ trường B và lực đẩy F sinh ra trong quá trình hoạt động.

Khi hoạt động, máy phát tạo ra dòng điện trong nòng pháo. Dòng điện đi từ thanh dẫn dương (positive charged rail) qua phần ứng (armature) và thanh dẫn âm (negative charged rail). Dòng điện tạo ra từ trường (B) khép vòng như hình vẽ. 

Từ trường này tương tác với dòng điện chạy qua phần ứng tạo thành lực Lorentz (F) đẩy viên đạn ra ngoài nòng pháo.

Do công suất của máy phát điện lớn, lực Lorentz nhanh chóng tăng tốc phần ứng mang đầu đạn và giúp đầu đạn đạt tốc độ hơn Mach 7 khi ra khỏi nòng. 

Theo báo cáo của hải quân Mỹ, công suất thoát nòng của “siêu pháo điện từ” là 33 MJ (1 MJ tương đương năng lượng của xe tải trọng 1 tấn chạy với vận tốc 160,9 km/h); Đầu đạn 33 MJ mang động năng đủ lớn để hủy diệt mọi mục tiêu trong thời gian vài phút.

Tại sao hải quân Mỹ “khao khát” sự có mặt của “siêu pháo”?

Hiện tại, đại pháo của hải quân Mỹ có tầm bắn là 21 km.

Những đại pháo thông thường trên tàu chiến sử dụng thuốc nổ hoặc tên lửa để phóng đầu đạn. Hệ thống này đòi hỏi kích thước lớn, đồng thời, giảm tầm xa của các đầu đạn này. Do vậy, tầm bắn các đại pháo của tàu chiến Mỹ chỉ khoảng 21 km.

“Siêu pháo điện từ” với khả năng tiêu diệt mục tiêu cách xa 160 km trong vòng 6 phút sẽ “nối dài đáng kể cánh tay của Hải quân Mỹ”. Nhờ vậy, các tàu chiến sẽ tránh được những nguy hiểm khi không phải tiến quá gần bờ biển đối phương. 

Ngoài ra, “siêu pháo” không sử dụng chất nổ để thực hiện loạt phóng sẽ nâng cao độ an toàn cho các thủy thủ và tăng độ chính xác của đầu đạn.

Dự án “siêu pháo” đã ngốn hết 211 triệu USD và sẽ triển khai trong biên chế Hải quân Mỹ vào năm 2025.

Hữu Nghĩa (tổng hợp)