Рельсотрон превращает обычную железную болванку в разрушительный снаряд, скорость которого многократно превышает скорость звука, позволяя поражать цели за сотни километров от места выстрела. И хотя наука о баллистике доведена до совершенства, точность попадания может страдать из-за ряда недостаточно предсказуемых факторов. Снаряду для рельсотрона не помешала бы управляемость, с чем до недавнего времени были серьёзные проблемы.
Источник изображения: North University of China
В момент выстрела на снаряд в стволе рельсотрона действуют две разрушительные силы: колоссальные перегрузки и сильнейшее электромагнитное поле. Если это просто кусок железа, то проблем нет. Но если в снаряд встроены электроника и подруливающие устройства, то на выходе из ствола это тоже будет фактически кусок железа с добавками из разного рода материалов — внутри снаряда всё будет разрушено катастрофическим сочетанием двух указанных выше факторов.
Возможно, кто-то уже смог создать управляемый рельсотронный снаряд, выдерживающий высокие нагрузки, но публично об испытании такого снаряда впервые сообщили только китайские учёные, в частности, группа исследователей из Северного университета Китая (NUC), о чём вышла статья в журнале Journal of North University of China.
Напомним, в стволе рельсотрона сам снаряд или каретка для него разгоняются после подачи тока на рельсы — направляющие, по которым движется снаряд. Ток на несколько миллисекунд создаёт мощное электромагнитное поле силой до 7 тесла, что примерно в 140 000 раз превышает напряжённость магнитного поля Земли. При этом на сам снаряд воздействуют перегрузки до 20 000 g. В такой среде электроника внутри снаряда испытывает одновременно ударные перегрузки, вибрации, тепловые и электромагнитные воздействия.
Задачей стало защитить хрупкую электронику от всех этих разрушающих факторов, что было успешно реализовано в прототипе управляемого снаряда. От электромагнитного воздействия защитили наружная медная и внутренняя железная оболочки, что в совокупности позволило значительно снизить воздействие импульса на электронику. Непосредственно электроника была залита полиуретаном. Полиуретановая начинка вместе с внутренней железной оболочкой смягчили механическое ударное воздействие на схемы. Всё это вместе увеличило надёжность защиты электроники от разрушения на 74 %.
Экспериментальный американский рельсотрон (проект закрыт). Источник изображения: US Navy
Интересно, что в процессе разработки методов защиты электроники снаряда для рельсотрона был применён алгоритм эволюции живых организмов NSGA-II. Имитирующий естественный отбор алгоритм помог протестировать тысячи виртуальных комбинаций, найдя оптимальный баланс, при котором толщина каждого защитного слоя снаряда была оптимизирована для одновременного подавления обоих типов воздействий. Из трёх созданных таким образом прототипов один смог пережить выстрел и записать его параметры, доказав жизнеспособность концепции.
Добавим, что интерес к рельсотронам проявляют не только военные. Это перспективная платформа для разного рода катапульт, вплоть до доставки грузов на низкую околоземную орбиту. В этой связи вопрос выживаемости электроники в составе полезной нагрузки является одним из важнейших и, по всей видимости, вполне решаемым.