תותח מסילה

תותח מסילה הוא תותח אלקטרומגנטי לשיגור קליעים המבוסס על עקרונות דומים לאלו של מנוע הומופולרי. התותח משתמש בזוג מוליכים מקבילים הנמצאים על מסילות, אשר לאורכם מואצת יחידת הזזה על ידי השפעות אלקטרומגנטיות של זרם הזורם במורד מסילה אחת, לתוך היחידה, וחוזר חזרה לאורך המסילה השנייה. הפטנט על ההמצאה נרשם לפני כ-100 שנים. חיל האוויר הגרמני ניסה לפתח נשק הפועל באופן דומה במהלך מלחמת העולם השנייה, אך ללא הצלחה. פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו לוויקיפדיה והשלימו אותו. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה. פעולת התותח היא להאיץ את הפגזים בתוך הקנה באמצעות שדה אלקטרומגנטי רב עוצמה – במקום תגובה כימית הקיימת בתותח רגיל. כאשר משתמשים בתחמושת העשויה מחומר מוליך (כגון ברזל), התחמושת מושפעת בקלות משדות מגנטיים. את הכוח שמנצל התותח אפשר לחשב בעזרת משוואת כוח לורנץ, הקובעת כמה כוח מופעל על מטען חשמלי בנוכחות שדה מגנטי. התותח מייצר שדה מגנטי משתנה, המפעיל כוח על הפגז בכיוון הירי. כדי ליצור שדה מגנטי רב עוצמה, מעבירים זרם חשמלי דרך שתי מסילות שביניהן נמצא הפגז. חוק ביו־סבר קובע כי זרם חשמלי יוצר סביבו שדה מגנטי. תכנון נכון של המסילות יכול ליצור שדה מגנטי מכוון, שיפעל על הפגז רק בכיוון הירי. הכוחות אלקטרומגנטיים המקנים לקליע אנרגיה קינטית גבוהה מאוד. בתותח מסילה אין הגבלה על מהירות הלוע של הפגז, בעוד שבנשק המופעל על ידי חומר נפץ לא ניתן להשיג בקלות מהירות לוע של יותר מ־2 ק"מ בשנייה. החסרון העיקרי של כלי נשק כאלו הוא צריכת החשמל הגבוהה. התותח צורך 25 מגה ואט והפעלתו דרושת תחנת כוח צמודה. לשם השוואה, תחנת הכוח הפנימית של בתי הזיקוק בחיפה מגיעה לתפוקה של כ־50 מגה וואט. לעומת זאת, יש לו גם יתרונות רבים – הטווח של תותחים אלו גדול מאוד, כ־200 ק"מ, פי ארבעה בערך מטווח התותחים הקיימים. בשל הטווח זה, התותח מיועד בעיקר להתקנה על אניות. יתרון נוסף של התותח הוא מחיר הפגזים הנמוך, זאת בהשוואה לטילים שהוא אמור להחליף. פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו לוויקיפדיה והשלימו אותו. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה. פרק זה טעון עריכה. אנא תרמו לוויקיפדיה ועזרו לערוך אותו. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה. הסיבה היא: תרגמת. דגמים בקנה מידה מלא נבנו ונורו, כולל אקדח אנרגיה קינטית של 90 מ"מ של 9 מגה־ג'אול שפותח על ידי DARPA האמריקאית. בעיות בלאי מסילה ומבודדים עדיין צריכות להיפתר לפני שתותחי מסילה יוכלו להחליף את הנשק הקונבנציונלי. ככל הנראה, המערכת הישנה ביותר שפעלה בעקביות עם מעט בלאי נבנתה על ידי סוכנות המחקר הביטחוני של בריטניה. מערכת זו הוקמה בשנת 1993 ופעלה למעלה מ־10 שנים. המכון הטכנולוגי הצבאי של יוגוסלביה פיתח בשנת 1985, במסגרת פרויקט בשם EDO-0, תותח מסילה עם אנרגיה קינטית של 7 קילו־ג'אול. בשנת 1987 הוקם פרויקט המשך,EDO-1, שבו קליע במסה של 0.7 ק"ג הגיע למהירות של 3,000 מטר לשנייה וקליע במסה של 1.1 ק"ג הגיע למהירות של 2,400 מטר לשנייה. לטענת העובדים בפרויקט, נעשה בו שימוש במסילה באורך 0.7 מ'. סין היא כעת אחת השחקניות הגדולות במשגרים אלקטרומגנטיים; בשנת 2012 היא אירחה את הסימפוזיון הבינלאומי ה־16 על טכנולוגיית השקה אלקטרומגנטית (EML 2012) בבייג'ינג. צילומי לוויין בסוף 2010 העלו כי נערכו ניסויים במטווח שריון וארטילריה ליד באוטו, באזור האוטונומי הפנימי של מונגוליה. צבא ארצות הברית הביע עניין במחקר בטכנולוגיית רובים חשמליים בסוף המאה ה־20. במהלך שנות ה־90 המוקדמות, כחלק מפרויקט מלחמת הכוכבים, הוא הקדיש יותר מ־150 מיליון דולר בחקר תותחים חשמליים. במרכז לאלקטרומכניקה באוניברסיטת טקסס באוסטין פותחו תותחי מסילה צבאיים המסוגלים לירות כדורים חודרי שריון טונגסטן עם אנרגיה קינטית של תשעה מגה ג'אול. בשונה ממערכות תותחים קונבנציונליות, תותחים אלקטרומגנטיים לא דורשים חומרי הנעה כדי לירות, מה שמקטין את הסכנה הצוות המפעיל ומפחית את העלויות הלוגיסטיות. בנוסף, מערכות תותחי מסילה עשויות לספק מהירות גבוהה יותר של קליעים וטווח ירי גדול יותר. כך ניתן להגדיל את הדיוק של הגנה מפני טנקים, ארטילריה ואוויר על ידי הקטנת הזמן שלוקח לקליע להגיע ליעדו. בנאום שנשא בכנס השנתי של בלוג הטכנולוגיה הנחשב AllThingdD שנערך בשנת 2013 תיאר אילון מאסק את הייפרלופ בתור "שילוב של מטוס קונקורד, תותח מסילה ושולחן משחק הוקי אוויר". בנובמבר 2017, ארגון המחקר והפיתוח הביטחוני של הודו ביצע ניסוי מוצלח בתותח אלקטרומגנטי עם קדח מרובע של 12 מ"מ. מתוכננות בדיקות של גרסת 30 מ"מ. הודו שואפת לירות קליע של קילוגרם אחד במהירות של יותר מ-2,000 מטר לשנייה באמצעות בנק קבלים של 10 מגה-ג'אול. רובים אלקטרומגנטיים ונשק אנרגיה מכוון הם בין המערכות שהצי ההודי שואף לרכוש בתוכנית המודרניזציה שלו עד 2030. משרד ההגנה של יפן משקיע משאבים רבים במחקר ופיתוח תותחי מסילה. כ-6.5 מיליארד ין (כ-56 מיליון דולר) הוקצו לפרויקט תותח מסילה בהצעת התקציב הראשונית של הממשלה לשנת 2022. מטרת הממשלה היא להפוך את הנשק לחלק מההגנה האווירית של המדינה לאור העובדה שסין וצפון קוריאה מפתחות נשק היפר-סוני. פרויקט בבל רובה סלילי V-3 מדיה וקבצים בנושא תותח מסילה בוויקישיתוף המהירות הורגת: זהו נשק העתיד של ארה"ב, באתר ynet, 6 בפברואר 2015. אוריאל הרמן, ‏צפו: נשק קטלני חדש ומהפכני בצבא ארה"ב שמעורר הדים, באתר גלובס, 25 באפריל 2016 כרמל שור, תותח חשמלי במקום טילים, במדור "חדשות מדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 12 ביוני 2016. Navy Tests 32-Megajoule Railgun, Popular Science, ‏6 בינואר 2008. R.A. Marshall & C. S. Rashleigh, Electromagnetic Acceleration of Macroparticles to High Velocities, Journal of Applied Physics, 4 49, 1978, עמ' 2540 doi: 10.1063/1.325107 כרמל שור, תותח חשמלי במקום טילים, במדור "חדשות מדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 12 ביוני 2016. המהירות הורגת: זהו נשק העתיד של ארה"ב, באתר ynet, 6 בפברואר 2015. תותח מסילה אלקטרומגנטי נשק העתיד של חיל הים האמריקאי עם ווידאו חדש - חדשות רוטר, באתר Rotter.net Japan developing railguns as neighbors test hypersonic missiles, Mainichi Daily News, ‏5 בינואר, 2022 (באנגלית)