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Il cannone elettromagnetico esplode
La scorsa settimana al Centro di guerra navale di superficie , a Dahlgren, in Virginia, un proiettile da sette libbre è emerso da un aggeggio delle dimensioni di un camion a sette volte la velocità del suono e ha inviato un'onda d'urto visibile nell'aria prima di schiantarsi contro un bunker di metallo pieno di sabbia. Con 10,6 megajoule di energia cinetica, questo proiettile di alluminio è stato azionato non da esplosivi ma da un campo elettrico, rendendolo il più potente cannone elettromagnetico mai sparato. Il dispositivo fa parte del programma di sviluppo dei cannoni ferroviari della marina .
Dimostrazione di forza: Viene prodotta un'onda d'urto (sopra) quando un proiettile supersonico emerge dal cannone elettromagnetico della marina, che è stato testato alla fine del mese scorso.
Mentre i proiettili a propellente sono stati i pilastri delle navi da guerra navali negli ultimi cento anni, i costi e i problemi di sicurezza relativi allo stoccaggio di materiali esplosivi hanno spinto gli ingegneri a cercare alternative come il cannone elettromagnetico. Ci sono limiti fisici a ciò che puoi fare con la polvere da sparo, afferma Charles Garnett, il manager di Dahlgren, riferendosi alle velocità massime che le esplosioni possono produrre. Un cannone a rotaia potrebbe alla fine inviare un proiettile da 40 libbre per 200 miglia in sei minuti - 10 volte la gittata del cannone di supporto di superficie principale della marina, l'MK 45 - e potrebbe essere utilizzato per supportare le truppe marine impegnate in operazioni a terra.
Molte persone pensano che un cannone a rotaia non farà molto rumore, dice Garnett. È alimentato elettricamente e si aspettano un sibilo e nessun suono. In realtà, quando il proiettile fuoriesce, emette una fessura mentre l'elettricità attraversa l'aria come un fulmine.
Il cannone prende il nome da due rotaie altamente conduttive, che formano un circuito elettrico completo una volta che il proiettile metallico e un'armatura scorrevole sono posizionati. Quando la corrente inizia a fluire attraverso il dispositivo, crea un potente campo elettromagnetico che accelera il proiettile lungo la canna a 40.000 G s, lanciandolo in pochi millisecondi. La resistenza aerodinamica insieme a un milione di ampere di corrente riscalda il proiettile a 1.000 °C, accendendo particelle di alluminio e lasciando una scia di fiamme nella sua scia. I ricercatori stimano l'energia della volata in base alla massa e alla velocità del proiettile nella canna e da istantanee a raggi X con precisione temporale durante il volo.
Multimedia
Guarda il cannone sparare un proiettile da sette libbre.
Guarda le fiamme prodotte dal proiettile.
Ciò che è importante, afferma Garnett, è che questo è il primo passo verso la costruzione di un sistema tatticamente praticabile con 64 megajoule di energia.
Il precedente record del cannone a rotaia sperimentale di 9 megajoule era stato stabilito 15 anni fa da un team dell'Università del Texas ad Austin finanziato dall'esercito americano. Ma il cannone a rotaia del Texas funzionava al massimo della sua capacità, mentre Garnett afferma che il nuovo cannone è stato progettato per gestire fino a 32 megajoule e l'obiettivo finale del progetto è costruire un modello da 64 megajoule.
Jon Kitzmiller , un esperto di sistemi elettromeccanici presso l'Università del Texas, che ha lavorato a un precedente progetto di cannone a rotaia, afferma che la squadra della marina avrà notevoli difficoltà a raggiungere [a 64 megajoule], ma è certamente realizzabile. Dice che il budget della marina di $ 40 milioni all'anno assicurato fino al 2011 dimostra che è seriamente intenzionato a trasformare l'arma in realtà nei prossimi 15-20 anni. Lo sforzo precedente è stato fatto deragliare da vincoli di finanziamento.
Una delle sfide più grandi, afferma Kitzmiller, sarà la progettazione di un alimentatore in grado di gestire più scatti. Per memorizzare più colpi da 64 megajoule su un banco di condensatori, avresti bisogno di una portaerei piena di banchi di condensatori, dice. Una soluzione, concordano Kitzmiller e Garnett, è un sistema di alternatori rotanti a impulsi, chiamati compulsatori, piuttosto che condensatori tradizionali.
Altre sfide includono lo sviluppo di un sistema di guida del proiettile in grado di resistere a 40.000 G s – il doppio dell'accelerazione dei sistemi attuali – e la costruzione di una canna di fucile in grado di resistere alla forza e al calore prodotti da ripetuti spari. La stessa forza che spinge il proiettile fuori dalla canna lacera anche le rotaie. Il prototipo Dahlgren non assomiglia per niente a una tipica pistola e le parti dovranno essere spesso sostituite.
Sparare con una pistola una o due volte [la rende] una novità, dice Garnett. Spararlo mille volte [lo rende] un'arma.