Почему один выстрел стоил бы как автомобиль, а отдача сломала бы вам плечи...
В пустошах Fallout гаусс-винтовка - это венец технологической мощи, оружие, одним выстрелом превращающее супермутанта в фарш. Ее резкий, почти беззвучный выстрел и сияющий трек снаряда стали символом технологического превосходства и победного триумфа.
Но что если мы вытащим это оружие из мира игры и поместим в лабораторию? Сегодня мы проведем именно такой честный анализ. В реальности это оружие не просто невозможно - оно абсурдно, опасно для самого стрелка и разорило бы даже бюджет небольшой страны.
Что такое "Гаусс"?
Прежде всего, нужно внести ясность. То, что в Fallout называется гаусс-винтовкой, на самом деле является коилганом (от англ. coilgun - катушечное ружье). Это оружие использует последовательность электромагнитных катушек, которые, включаясь и выключаясь в строгом порядке, создают бегущее магнитное поле, которое и разгоняет ферромагнитный снаряд.
Это принципиально отличается от рельсотрона (railgun), который Пентагон безуспешно пытался превратить в супероружие. Рельсотрон использует два параллельных рельса, по которым пропускается колоссальный ток. Снаряд, замыкая цепь, разгоняется силой Лоренца. Это более брутальная и, как оказалось, разрушительная для самого оружия технология.
Несмотря на то, что коилган выглядит изящнее, обе технологии сталкиваются с тремя неразрешимыми для пехотного оружия проблемами: чудовищное энергопотребление, катастрофический износ и абсурдная стоимость.
Проблема №1: Энергия. Почему винтовка весила бы тонну
Главный закон физики, который игнорирует Fallout - это закон сохранения энергии. Чтобы разогнать 2-мм ферромагнитный снаряд до гиперзвуковой скорости, требуется огромное количество энергии. И ее нужно где-то хранить. Давайте сравним энергоплотность (количество энергии на килограмм веса) современных источников.
Лучшие литий-ионные батареи сегодня достигают плотности в 1 МДж/кг. Топливо эффективнее в 60 раз. Но даже не это главная проблема. Батареи отдают энергию медленно. Для выстрела нужен мгновенный импульс колоссальной мощности. Это могут обеспечить только конденсаторы. А у них с энергоплотностью все еще хуже - около 0.05 МДж/кг.
Проведем расчет. Допустим, мы хотим создать выстрел с энергией всего в 1 Мегаджоуль (для сравнения, рельсотрон ВМС США выдавал 32 МДж).
- Вес источника питания (конденсаторы): 1 МДж / 0.05 МДж/кг = 20 тонн.
Двадцать тонн. На один выстрел. Даже если мы предположим фантастический прорыв и создание суперконденсаторов с плотностью как у Li-ion батарей (1 МДж/кг), то для 10 выстрелов нам понадобится источник питания весом в 10 кг, плюс вес самих катушек, системы охлаждения, электроники... Винтовка все равно будет весить под 30-40 кг. Это оружие не для пехотинца, а для шагающего танка.
Проблема №2: Износ. Оружие одного выстрела за $100,000
Здесь рельсотроны показывают себя во всей "красе". При выстреле между рельсами и снарядом возникает электрическая дуга, по сути - плазма с температурой в десятки тысяч градусов. Эта плазма буквально испаряет и "сгрызает" поверхность рельсов. Стволы рельсотрона ВМС США приходили в негодность после 20-50 выстрелов. Для сравнения, ствол АК-74 выдерживает более 10,000 выстрелов.
У коилгана нет прямого контакта, но чудовищные токи и электромагнитные поля вызывают нагрев, деградацию изоляции катушек и усталость материалов. Ресурс такого оружия был бы в сотни, если не в тысячи раз ниже, чем у классического огнестрела. А стоимость замены блока катушек или рельсов составляла бы десятки тысяч долларов.
Проблема №3: Экономика
Лучшая иллюстрация бесперспективности ручного электромагнитного оружия - это судьба программы рельсотрона ВМС США. На разработку было потрачено более $500 миллионов в течение 16 лет, но в 2021 году программу тихо свернули. Причины? Все те же: чудовищное энергопотребление (корабли класса Zumwalt тратили на один выстрел до 30% мощности своих генераторов), низкая надежность и, конечно, цена.
Давайте посчитаем стоимость одного выстрела из гипотетической гаусс-винтовки.
Сто пятьдесят долларов за один выстрел, который по энергии лишь в несколько раз превосходит крупнокалиберную снайперскую винтовку с патроном за $5. А если мы захотим получить энергию в 32 МДж, как у корабельной пушки, то стоимость выстрела, с учетом амортизации куда более сложной системы, взлетит до $5,000-7,000. За один выстрел.
Вердикт. Фантастика, которая останется фантастикой
Несмотря на недавнее возрождение интереса к рельсотронам в качестве стационарных систем ПРО, идея ручной гаусс-винтовки остается за гранью законов физики и экономической целесообразности.
- Нет источника энергии: Не существует и в обозримом будущем не предвидится портативного источника, способного выдать мегаватты мощности.
- Низкая надежность: Оружие будет выходить из строя после нескольких десятков или сотен выстрелов.
- Астрономическая стоимость: Цена выстрела и обслуживания делает его экономически абсурдным.
Гаусс-винтовка - это прекрасный образец научной фантастики, гениальная игровая условность, которая дарит нам ощущение мощи. Но в реальном мире ее место - в музее несбывшихся инженерных надежд, рядом с вечным двигателем и холодным термоядерным синтезом.
А как вы думаете? Согласны? Или, может быть, новые открытия в области сверхпроводимости и накопителей энергии однажды дадут шанс электромагнитному оружию пехоты? Ждем ваше мнение в комментариях – только аргументированное!