第二部分 現代軍事科技 電磁炮
自古以來,戰場上總是炮火轟鳴,硝煙彌漫。作為火器的槍和炮,其發射動力都是火藥,因而,在發射過程中,不可避免地要有火藥的燃燒和爆炸。而電磁炮則不同,它依靠電磁力把彈丸發射出去。你隻聽到彈丸發射和飛行的嘯鳴聲,戰場上很幹淨。戰士們發射電磁炮,簡直像坐在試驗室裏操作儀器……
1937年的一天,美國普林斯頓大學教授諾思厄普在試驗室中布置了一個實驗。他用兩根銅棒在桌上作成道軌的模樣,然後將電源的正負兩極和道軌連接起來。他把一切布置停當,就拿起一塊鐵塊,向“道軌”上放去。
怪事出現了:鐵塊剛接觸道軌,立刻受到一種神秘的推力,沿著道軌飛跑起來,越“跑”越快,最後順著道軌另一端飛射出去。靠窗放著的一個大玻璃瓶,被鐵塊砸得碎片四迸……
幾天以後,諾思厄普在實驗室接見了軍方代表。他們很感興趣地了解了實驗裝置的情況。臨了,軍方代表說:“我們準備讚助這項研究。希望你能用這個原理製成一種新式武器。可是,叫什麼名字呢?”
諾思厄普思索了一下,說:“它是借電磁力工作的,就叫電磁炮吧!”
電磁炮的原理並不複雜。中學生都學過,電流可以產生磁場,當“道軌”上放上鐵塊,實際上便形成了一個閉合回路。鐵塊在這個磁場中受到磁場力的作用,根據左手定則,這力的方向正是沿著道軌方向的。這裏,要使鐵塊變成摧毀目標的武器,必須使它的速度足夠快。而要獲得高速度,必須有強大的電流。遺憾的是,在30年代沒有能產生大電流的電波,盡管諾思厄普絞盡腦汁,法國、德國和日本等國也先後研製過電磁炮,但都沒有成功。
70年代以後,所謂“單極發電機”出現了,電磁炮的研究這才有了大突破。
電磁炮需要有大電流直流脈衝電源,電流應該有數萬到數10萬安培,普通發電機是無法勝任的。“單極發電機”是澳大利亞國立大學發明的,它是利用浸泡在液氮中的超導體線圈借超導現象產生高強勵磁磁碭,利用厚的銅圓盤作轉子,在磁場中迅速旋轉產生電流。輸出電流利用液體金屬鈉作為觸點,從圓盤的中心和圓周引出。
這種發電機的輸出電流可達數10萬安培以上,利用高速的機械或電磁製動,使轉子在1/10秒或更短的時間刹車,可以產生極強的直流脈衝電流。
如果用電感耦合方式將這種大電流脈衝耦合到銅“導軌”上,將使滑塊受到強大電磁力而迅速飛出。為使滑塊在“導軌”末段再得到加速,外麵又設計了一種超導線圈,以造成末端再加速磁場。整個過程用每秒運算500萬次的大容量電子計算機控製協調。這就構成了一個完整的電磁炮。
電磁炮的原理性試驗已經成功。美國利弗莫爾研究所1975年在電磁炮的“道軌”上發射了重1/3公斤的穿甲彈,速度每秒3公裏,其動能超過最先進火炮的4倍。不久,速度提高到每秒5公裏。據報道,用電磁炮發射的隻有幾克重的小彈丸因速度極大,竟一下子穿透了挺厚的鋼板!
電磁炮的優點很多。它隻發射彈丸,省去了炮彈殼和火藥,減少了成本和汙染。它不需要堅固的炮管和複雜的發火機構,並且絕無“膛炸”的危險。通過改變電流可以非常方便地調節“炮彈”的速度,使準確性大大提高。更重要的是,電磁炮的彈丸可以達到宇宙速度。有人計算,其速度可以達到每秒20公裏以上。也就是說,電磁炮發射的彈丸可飛出地球,打擊衛星或其他宇宙目標。
從經濟上看,因為發電可利用廉價柴油,獲每兆焦耳能量隻需0.1美元,而使用火藥產生同樣能量卻需10美元。
電磁炮可以安裝在坦克、飛機上,或像普通火炮一樣放在地麵上,也可以安裝在衛星或空間渡船上。