محتويات هذا المقال ☟
أجرت البحرية الأمريكية اختبارا لمدفع كهربائي أسرع من الصوت. ووفقا لصحيفة “Space.com” فإنه خلال التجارب الأخيرة، استطاعت البحرية الأمريكية أن تطلق قذيفة كهرومغناطيسية وصلت سرعتها إلى 6 ماخ (أي أسر بستة مرات من سرعة الصوت) حوالي 7400 كم في الساعة.
وتجدر الإشارة إلى أنه سيتم قريباً إجراء اختبارات لأسلحة جديدة يتم إطلاقها من السفن. بالإضافة إلى ذلك، تعتزم واشنطن استخدام التكنولوجيا الجديدة في استكشاف القمر.
وأصبح من المعروف، في وقت سابق، أن البنتاغون يخطط لطلب من الكونغرس ملياري ونصف مليار دولار لتطوير تقنيات تفوق سرعة الصوت في السنة المالية المقبلة.
ريلغان Railgun
يعتبر من أشهر المدافع الكهرومغناطيسي وهو مطلق قذائف كهرومغناطيسي مشغّل كهربائياً مؤَسس على مبادئ مماثلة للمحرك أحادي القطب. يتكون الريلغان من زوج من القضبان المتوازية، مع عضو إنتاج منزلق مسارَع بواسطة التأثيرات الكهرومغناطيسية لتيار يتدفق عبر قضيب واحد، داخل عضو الإنتاج ومن ثم يرجع للقضيب الآخر.
وُجدت الريلغان لزمن طويل كتقنية تجريبية لكن كتلة، وحجم وتكلفة إمدادات الطاقة المطلوبة من الريلغان من أن تصير أسلحة عسكرية عملية.
مع ذلك، في السنوات الأخيرة، فقد قيم بأداء جهود ملحوظة نحو تطويرها كتقنية عسكرية معقولة. فمثلاً، في أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، اختبرت بحرية الولايات المتحدة ريلغان يسارع قذيفة بوزن 3.2 كغ (7 أرطال) لسرعات فرطصوتية مقاربة ل2.4 كم/ثانية (8,600 كم/ساعة)، ماخ 7 تقريباً. وأعطوا المشروع الشعار اللاتيني “Velocitas Eradico” بمعنى “أنا،[بكوني] السرعة، أبيد”.
إضافة للتطبيقات العسكرية، فقد اقتُرح استعمال الريلغان كتقنية إطلاق فضائي غير صاروخي للمركبات الفضائية؛ مع ذلك، فإن لم يكن مسار الإطلاق طويلاً بشكل بارز، وانتشر التسارع المطلوب لوقت أطول، فإن إطلاقات كهذه ستكون محصورة للمركبات الفضائية بدون طيار حتماً.
التصميم
لريلغان يتكون من قضيبين (بالإنجليزية: Rail) معدنيين متوازيين متصلين بمزود طاقة كهربائي. عندما تُدخّل قذيفة موصلة بين القضيبين (عند النهاية المتصلة بمزود الطاقة)، تكمل الدورة. تتدفق الإلكترونات من الطرف السالب لمزود الطاقة للأعلى عبر القضيب السالب، عبر القذيفة، للأسفل عبر القضيب الموجب، عائدة إلى مزود الطاقة.
هذا التيار يجعل الريلغان يسلك سلوك مغناطيس كهربي، مكوناً حقلاً مغناطيسياً داخل العقدة المكونة بواسطة طول القضيبين حتى موقع عضو الإنتاج. وفقاً لقاعدة اليد اليمنى، يدور الحقل المغناطيسي حول كل موصل. حيث أن التيار في الاتجاه المعاكس على طول كل قضيب.
فإن الحقل المغناطيسي الشبكي بين القضيبين (B) يوجه على زوايا يمين المستوى المكون بواسطة المحاور المركزية للقضيبين وعضو الإنتاج. إلى جانب التيار (I) في عضو الإنتاج، ينتج هذا قوى لورنتس تقوم بتسريع القذيفة بين القضيبين، بعيداً عن مزود الطاقة. هناك أيضاً قوى لورنتس تعمل على القضيبين وتحاول دفعهما بعيداً عن بعضهما، ولكن بسبب تركيب القضيبين بإحكام، فلا يمكنهما التحرك.
بحكم التعريف، إذا كان تيار مقداره أمبير واحد يتدفق في زوج من الموصلات المتوازية اللانهائية الطول مفصولة مقدار متر واحد، فإن مقدار القوة على كل متر من هذه الموصلات سيكون 0.2 ميكرونيوتن بالضبط.
إضافة لذلك، عموماً، فالقوة ستكون نسبية لمربع مقدار التيار ونسبية عكسياً للمسافة بين الموصلات. يتبع ذلك أيضاً أنه، بالنسبة للريلغانات ذات كتلة قذائف ببضع كيلوغرامات وأطوال سبطانات ببضع أمتار، فإن تيارات كبيرة جداً ستكون مطلوبة لتسريع القذائف لسرعات لترتيب 1,000 م/ث.
مزود طاقة كبير جداً، يزود بترتيب مليون أمبير من التيار، سيكون قوة هائلة على القذيفة، مما يسارعها لسرعة عدة كيلومترات في الثانية (كم/ث). 20 كم/ث اُنجِزت بقذائف صغيرة متفجرة مُدخَلة في الريلغان.
ضيبين بسرعة. تحت شروط الاستعمال العالي، الريلغانات الحالية ستتطلب استبدالاً دورياً للقضبان، أو استعمال مادة مقاومة للحرارة تكون موصلة بشكل كافٍ لإنتاج نفس التأثير.