レールガン
レールガン(英: railgun)は、物体を電磁気力(ローレンツ力)により加速して撃ち出す装置である。
なお、電磁気力に基づく投射様式全般の呼称として、電磁投射砲(でんじとうしゃほう)やEML 、電磁加速砲などがある。原理が単純で古くから知られていることもあり、ビデオゲームをはじめとするサイエンス・フィクション作品にも幅広く登場しており、それらの作中では兵器として扱われることが多い(レールガンに関連する作品の一覧)。
接触型ということもあり他の電磁駆動に比べて損失が大きく電源要求が大きい
レールガンが打ち出す弾体の速度は、単純化された理論上は電流/磁場強度とレール長に依存する。実際にはレール長が十分であれば電磁力と摩擦等の各種損失がつりあう速度が最大速度となる。
損失が無視できる条件下では、加速度は電流と磁場の強度に依存する。次のようなレールガン特有の損失があり、これらは弾速上昇にともない増大する。
速度表皮効果(後述)によって投入エネルギーの多くがジュール熱として奪われる。
温度上昇や、接触不良により不要なプラズマが発生する。
また、大電流の供給、加速距離やレールの摩擦・電気抵抗・耐熱限界といった点に物理的・技術的制約がある。
2018年、中華人民共和国でレールガンと思われる巨大な砲塔を玉亭型揚陸艦の艦首に搭載した写真が撮影され、2019年1月5日に国営の環球時報は中国中央電視台(CCTV)を引用しながら中国人民解放軍海軍は艦載レールガンを近く実戦配備すると報じた。
また、30日には米CNBCが米情報機関の関係筋の話として中国でのレールガンの開発は2011年に初めて確認されており、2017年末に艦載化に成功し、2023年までに洋上試験が完了する見通しであると報じた。
1960年代に、リチャード・マーシャルらのグループが単極発電機の発生させる電流を用いて、従来火器よりも遥かに速い速度で弾丸を射出する事に成功、次第にその威力が現実的な物として考えられるようになり、1980年代にはアメリカ合衆国のスター・ウォーズ計画(SDI計画)により、多額の研究資金を得て、大きく発展した。特に宇宙空間では空気抵抗が無いために、高速で運動する物体の破壊力(運動エネルギー)は発射から命中までの間、ほぼ無期限に保存される事、また電源として大気越しではない太陽光が利用できる事から、レーザーと並んで宇宙兵器の有力候補に挙げられている。だが今日では、SDI計画自体が国際情勢の変化に合わせて計画縮小され、実用性においては実績のある既存の火薬を燃焼させて発射する兵器と比較し、巨大な電源装置を必要とする等の点で問題の多い上に、実績も無いレールガンの宇宙兵器化研究は進んでいない。
その一方で、1990年代頃から技術開発や研究方面での利用も進み、様々な分野で開発・利用されている。
日本では宇宙科学研究所で、デブリ衝突などの模擬実験用に研究と同時に実用に供されていた。
なおレールガン開発の歴史は、レールガン本体の改良よりも、むしろ電源開発の歴史と述べた方が適切とされており、SDI計画においても、単極発電機の小型化が最重要課題とされていた。今日各方面で利用されているレールガンにおいては、フライホイールに(運動エネルギーの形で)蓄電された物やコンデンサに蓄電した物が利用されるなどしている。