電磁炮是什麼?能否代替火箭發射衛星?解讀電磁現象背後的科學

2020-12-10 懶惰的小黃仔

電磁炮的工作原理是什麼?可以用它來發射衛星嗎?與傳統大炮燃燒火藥產生氣體壓力不同,電磁炮利用的並不是化學能,而是電流和磁場在相互作用後產生的安培力,當電流通過導軌時就會產生一圈圈的磁場,利用右手定則握住導軌,大拇指指向電流方向。那麼四指彎曲的方向就是磁場方向。

如此一來這個由電源導軌,但體組成的方形線圈中就有了磁場,這時再利用左手定則就可以判斷彈體的受力情況,伸出左手讓磁場穿過手心四指指向電流方向,那麼大拇指的方向也就是力的方向。在安培力的作用下彈體就會不斷的加速,根據公式可得在理想情況下控制好導軌的長度以及電流的強度就可以得到出速度奇快的彈丸。

2010年12月12號,美國研發的電磁軌道炮的炮口動能達到了33兆焦以五倍音速的極速擊向兩百公裡外的目標,速度接近兩千米每秒,射程為海軍常規武器的十倍。穿透八塊鋼板不費吹灰之力,因其受到的電磁力非常均勻,所以但凡的穩定性也很好擊中目標的精準度更高,再加上彈頭小且不會產生火焰,在作戰過程中也比較隱蔽。操控人員還可以通過調節電流強度來控制彈丸發射的能量,應對不同的作戰目標。

因此綜合以上幾大優勢電磁炮成為了多個國家研究的熱點。我國當然也不甘落後,2018年1月31號,有網友拍攝到長江上出現了一艘實驗軍艦疑似在進行電磁炮實驗。如果我國真的能夠率先在軍艦上裝備電磁炮,那將是國防技術的一大躍進。當然,人們對於電磁炮的期望並不局限於軍事領域,能不能把這項高能遠程的技術應用於航空航天領域呢?比如用電磁炮來發射衛星,這個想法理論上是可行的,但是在現實情況中就會出現以下幾個問題。

一、過載問題,電磁炮的加速過程非常可怕,這就對衛星設備的抗過載能力要求極高。如果是載人衛星,考慮到人體最多能承受15倍的重力加速度,就需要建造接近兩百千米的電磁炮軌道來延長加速時間。二、熱防護問題,將電磁炮安裝在地面發射的衛星必然會在大氣阻力的影響下很快減速,難以達到第一宇宙速度,並且空氣摩擦產生的巨大熱量會將衛星直接損毀。因此熱防護材料的製造又成為了一個難題。除了這些還有電磁炮儲能問題為新的動力裝置問題等等。

所以就目前來看,電磁炮技術不論是應用在軍艦上,還是航天裝置上都為時過早,仍需要更多的實踐與研究。但是她絕不是一些人口中的大忽悠,畢竟世界上第一臺汽車製造出來的時候,還沒有馬車跑得快。世界上第一臺電子計算機誕生的時候還是一個巨無霸,所以說與其選擇被現實打倒,還不如寄期望於高速發展的新時代。

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