Mỹ, Nga, Trung Quốc và cuộc đua pháo điện từ: Viễn tưởng hay thực tế?

Cho đến nay hầu hết những gì chúng ta biết về pháo điện từ là việc tuyên bố thử nghiệm "thành công" của Mỹ, Nga và Trung Quốc. Trong khi Nga và Trung Quốc liên tiếp thực hiện "thành công" các cuộc thí nghiệm với loại vũ khí công nghệ cao này, thì Mỹ lại tuyên bố bỏ cuộc trong chương trình phát trình phát triển pháo điện từ. Ảnh: Mẫu pháo điện từ thử nghiệm của Mỹ.

Pháo điện từ có nguyên lý hoạt động gần giống với động cơ điện. Nếu như trong động cơ điện, sự tương tác giữa từ trường và dòng điện, tạo nên chuyển động xoay của trục động cơ (roto), thì trong pháo điện từ sự tương tác này, tạo ra chuyển động thẳng của viên đạn.

Pháo điện từ có thể có nhiều dạng khác nhau, dạng phổ biến nhất có cấu tạo cơ bản gồm 3 phần chính: nguồn điện, 2 ray dẫn kim loại song song, và phần lõi dẫn điện, có thể trượt dọc theo 2 thanh ray trên.

Ưu điểm lớn nhất của pháo điện từ là nó có sơ tốc đầu đạn cao hơn nhiều so với pháo truyền thống. Pháo điện từ của hải quân Mỹ được thử nghiệm có sơ tốc đầu đạn hơn 2.700 m/giây, tức là gấp 8 lần tốc độ âm thanh và gấp đôi các loại pháo truyền thống. Ảnh: Mẫu pháo điện từ thử nghiệm của Trung Quốc.

Với vận tốc này, ngay cả 1 viên đạn súng bộ binh, cũng có đủ động năng để xuyên thủng lớp giáp của 1 xe tăng hạng nặng. Và trên lý thuyết, sơ tốc này có thể đạt đến 16.000 m/giây. Sơ tốc cao cũng đồng nghĩa với tầm bắn xa hơn và mục tiêu chương trình pháo điện từ của quân đội Mỹ là đạt được tầm bắn 400 km. Ảnh: Thử nghiệm pháo điện từ của Mỹ với sơ tốc 24.993 m/giây.

Một ưu điểm của pháo điện từ, là không sử dụng thuốc phóng, do đó nó an toàn hơn trong vận hành và di chuyển. Ngoài ra, do cơ cấu vận hành đơn giản hơn, pháo điện từ cũng có nhịp bắn cao hơn so với pháo thường, nếu được cung cấp điện đầy đủ.

So với các phương tiện khác như xe thiết giáp, máy bay, thì tàu chiến thích hợp để tích hợp pháo điện từ hơn, vì nó có khả năng cung cấp một lượng điện năng lớn. Với tầm bắn từ 200 đến 400 km, và tốc độ bắn từ 6 đến 10 phát/phút; nếu đạt được mục tiêu này, một tàu chiến có thể dội một cơn mưa kim loại xuống mục tiêu nằm sâu trong đất liền với chi phí rẻ hơn nhiều so với việc dùng tên lửa hay máy bay. Ảnh: Tàu USS Iowa khai hỏa 9 khẩu pháo hạng nặng của mình.

Đỉnh cao nhất của đường đạn pháo điện từ cách mặt đất đến 150 km, tức là đã ra khỏi tầng khí quyển; khi đó viên đạn sẽ lao xuống mục tiêu gần giống như một thiên thạch, do vậy đầu đạn không cần chất nổ để gây thiệt hại, mà chỉ cần dùng động năng tạo ra bởi vận tốc va chạm lớn của mình cũng đủ để phá hoại mục tiêu hơn các đầu đạn pháo thông thường. Ảnh: Pháo điện từ của Mỹ thử nghiệm bắn với súng công phá cực mạnh. Nguồn ảnh: Dangermines.

Ngoài ra, vận tốc cực lớn của đầu đạn bắn ra từ pháo điện từ cũng thích hợp cho việc bắn chặn các tên lửa diệt hạm, hoặc máy bay đối phương; thậm chí là đánh chặn tên lửa đạn đạo tầm xa hoặc bắn hạ vệ tinh hoạt động gần trái đất.

Mặc dù có những tiềm năng lớn như vậy, nhưng pháo điện từ vẫn còn một chặng đường khó khăn, trước khi có thể được sử dụng trong thực tế chiến trường. Thách thức lớn nhất là nguồn cung cấp điện, để tạo được sơ tốc lớn cho đầu đạn, dòng điện cung cấp cho pháo điện từ cần có cường độ rất lớn, lên đến hàng triệu ampe.

Với nguồn điện khổng lồ như vậy, pháo điện từ không chỉ cần một máy phát công suất cực lớn, mà còn sử dụng nhiều tụ điện khổng lồ. Các tụ điện này tích tụ năng lượng điện từ máy phát, cho đến khi đủ để phóng ra 1 dòng điện mạnh như trên.

Một vấn đề nữa là vật liệu chế tạo đầu đạn phải có thể chịu được gia tốc và nhiệt lượng khổng lồ sinh ra do tốc độ cao. Khi được bắn đi, viên đạn có thể phải chịu một gia tốc tới 100.000 G (gia tốc trọng trường) so với khoảng 15.000G của pháo thường, hay 9 G của các phi công máy bay chiến đấu.

Khi di chuyển với tốc độ cao, ma sát với không khí cũng đủ để sinh ra nhiệt lượng rất lớn có thể làm tan chảy nhiều loại vật liệu; do vậy loại vật liệu chế tạo đầu đạn này cũng phải là loại đặc biệt. Ngoài ra vật liệu chế tạo thanh ray cũng phải đủ bền để giữ không cho chúng bị cong hay gãy.

Mặc dù nhận thức rõ được những ưu điểm vượt trội của pháo điện từ, nhưng trước những rào cản về mặt kỹ thuật được ví như "hòn đá tảng" ngáng đường, nên hiện tại, pháo điện từ mới chỉ dừng lại ở mức độ phòng thí nghiệm; còn việc ứng dụng trên thực tế đòi hỏi sự đầu tư rất nhiều nguồn lực. Vì vậy, theo đánh giá của các nhà quân sự, pháo điện từ vẫn là vũ khí tiềm năng của tương lai.

Video Khi lựu pháo hiện đại nhất của Mỹ trở nên thông minh hơn - Nguồn: QPVN

Tiến Minh