Bude elektromagnetizmus pušným prachom 21. storočia?
Slovensko, 18. september 2020 (AM) – Príchod pušného prachu, vysoko výbušnej zmesi, ktorý používali Mongoli v 13. storočí a v Číne už od 7. storočia, vyústil do rýchleho a hlbokého prevratu vo vojenskej technike, ako aj v vo vojenskej taktike a stratégiách. Aj v dnešnej dobe je strelný prach naďalej stredobodom moderných vojenských výtvorov a je súčasťou takmer všetkých munícii, od útočných pušiek pechoty cez palubné zbrane bojových lietadiel až po bojové systémy a delostrelectvo, či už námorné, alebo pozemné. Ale pokrok dosiahnutý v posledných rokoch pri využívaní elektromagnetickej sily sa môže ukázať rovnako revolučný ako príchod čierneho prachu, spaľovacieho motora, alebo prvého tranzistora.
Elektromagnetizmus, bez toho, aby sme zachádzali do podrobností, je tá sila, ktorá je okrem iného srdcom všetkých elektrických motorov, alebo generátorov, ale aj rádiových vĺn, svetla alebo činnosti kompasov. Technologický a teoretický pokrok dosiahnutý v posledných rokoch teraz umožňuje urobiť nový technologický krok vpred a vydláždiť cestu novým vojenským aplikáciám schopným hlboko a trvalo transformovať zbrane a aktuálne doktríny.
Elektromagnetické delá
Princíp elektromagnetického dela je pomerne jednoduchý: namiesto poháňania strely zvýšením tlaku generovaného spaľovaním prášku v puzdre hlavne je strela urýchľovaná veľmi silným elektromagnetickým poľom. V skutočnosti neexistuje jedna, ale dve technológie elektromagnetickej zbrane. Gaussov kanón využíva magnetické pole vytvárané cievkami obklopujúcimi pištoľ na urýchlenie elektricky nabitého projektilu, a to buď príťažlivosťou, alebo odpudením. Táto technológia bola testovaná už na prelome storočia, ale má však niekoľko obmedzení. Naproti tomu sa podobná technológia používa pre elektromagnetické katapulty EMALS americkej lietadlovej lode USS Gerald Ford.
Elektrická zbraň, alebo railgun využíva Laplaceov zákon
Aj keď ide o dávno objavený jav, jeho využitie naberá na intenzite až v dnešnej dobe. Celá rada pokusov sa prevádza už dlhé roky. Výsledky vedúce do konkretizácie účinnej zbrane však nechávajú na seba ešte počkať, napriek už mnohým úspešným realizáciám či na strane Rusov, Číňanov, Američanov, prípadne iných armád dostatočne technologicky zdatných na vedenie podobných výskumov.
A v dnešnej dobe je zrejmé, že veľká časť výskumu nových zbraní sa sústreďuje na elektrický kanón. Testy amerického námorníctva umožnili dosiahnuť výstupnú rýchlosť úsťovej sily väčšiu ako Mach 7, aby zasiahli cieľ 5m2 na 160 km a inžinieri odhadujú, že dosiahnutím rýchlosti Mach 10 bude možné dosiahnuť ciele vzdialené takmer 400 km.
Čína prekvapila v roku 2018, keď unikli fotografie ich elektrického dela namontovaného na transportnej lodi. Peking neskôr potvrdil, že bol skutočne otestovaný ich model Railgun-u a že prvé námorné jednotky vybavené týmto kanónom budú pravdepodobne krížniky Type 055, už v roku 2025.
Okrem veľkého dosahu poskytuje Railgun aj veľmi vysoké uvoľnenie kinetickej energie pri náraze, čo umožňuje značné poškodenie cieľa bez použitia výbušniny. Na druhej strane je vďaka vysokej úsťovej rýchlosti vhodnou zbraňou pre protiraketovú obranu, dokonca aj na boj proti hypersonickým raketám. Táto technológia má však stále nevýhody. Po prvé, vyžaduje veľmi veľké množstvo elektrickej energie, čo prirodzene bráni jej použitiu na malých lodiach (ak sa bavíme o námornom využití). Okrem toho vydáva veľké množstvo tepla, ktoré spôsobuje značnú štrukturálnu únavu kanónu. S tým úzko súvisí aj veľmi vysoká termická viditeľnosť najmä keď nepriateľ bude používať detektory s infračerveným pásmom na kontrolu okolia.
Vzhľad prvej čínskej RailGun v roku 2018 prekvapil aj najlepších špecialistov na obranu z mnohých krajín. Napriek tomu je dnes Railgun asi najlepšou alternatívou k zvyšovaniu počtu rakiet na palube bojovej lode. Vďaka vysokej palebnej sile, precíznosti a a kapacity nosnosti streliva je technológia Railgun asi najlepšia technologická alternatíva pre nové zbrane.
Čína ani USA sa nemýlia v tomto smere a rovnako ako Rusko, Turecko a Japonsko aktívne vyvíjajú svoje vlastné zbrane tohto typu. Francúzsko spolu s Nemeckom financuje sekundárny program v tejto oblasti. Zatiaľ však neoznámilo žiadne väčšie pokroky v tejto oblasti, prípadne úsilie o získanie know-how. Ale to ešte nehovorí, že v tom smere nič nerobia. Výskum môže byť utajený z rôznych dôvodov.
Plazma ako ochrana
Plazma je tekutina (plynná, alebo kvapalná), ktorá je silne ionizovaná, a preto je schopná reagovať s energiou inej plazmy, alebo elektricky nabitými časticami. Z tohto pozorovania vyvinuli americkí inžinieri technológiu ochrany plazmou.
Táto by mala vytvoriť ochranný plazmový obal, ktorý by sa postaral o pasívnu ochranu objektu (tank, loď a pod.) bez dramatického nárastu jeho váhy, čo je hlavný problém aktuálnych pancierovaní, že zvýšia neúmerne váhu a to nie je vždy vítaná premenná. Na rozdiel od reaktívneho pancierovania môže tento plazmový obal fungovať aj po neutralizácii útočného projektilu na tom istom mieste zásahu (aspoň podľa teórie). Čiže obranná kapacita v teórii nijako neutrpí, pokiaľ bude mať nosič dostatok energie na udržanie plazmového poľa okolo seba. A tu sa dostávame k aktuálnemu jadru problému. Energetická záťaž pre vytvorenie plazmového poľa je extrémne vysoká a preto je v súčasnosti je toto riešenie možné len (zatiaľ) na veľkých nosičoch ako sú napríklad lietadlové lode.
Napríklad Americká lietadlová loď Gerald R Ford je už chránená pancierovaním tohoto typu (aspoň sa tak uvádza). Princípom je poskytnúť lodi duté pancierovanie, v ktorom cirkuluje obrovský elektromagnetický náboj. Plazmový lúč, ktorý je výsledkom nárazu tvarovaného náboja, ktorý prerazí vonkajšiu stenu panciera, je potom neutralizovaný elektromagnetickým poľom, čím je zabezpečená ochrana vnútornej steny panciera. DARPA spustila tento program v roku 2003. Anekdotické je, že tento princíp bol vyvíjaný v Aerospatial (aktuálne EADS Astrium Space Transportation) a mal chrániť povrch rakiet vracajúcich sa do atmosféry.
Aj keď je pravdepodobné, že v blízkej budúcnosti budú mať z plazmovej ochrany úžitok aj iné lode, americké, alebo iné, prebiehajú výskumy zamerané na rozšírenie ich použitia. V roku 2015 napríklad spoločnosť Boeing podala patent na ochrannú plazmu, ktorú je možné používať na lietadlách, alebo dokonca pozemných vozidlách.
Elektromagnetický pohon
Zo všetkých najočakávanejších a najsľubnejších aplikácií pokroku v elektromagnetizme sú to práve tie, ktoré sa týkajú pohonu, prípadne také, ktoré ponúknu prielomové technologické schopnosti až do tej miery, že budú schopné samé vytvoriť “nový technologický vek”. Využitie elektromagnetických síl na pohon vozidla môže zahŕňať mnoho technológií, ale pokiaľ ide o obranné aplikácie, najväčší potenciál majú dve z nich: EMDrive a akcelerátor MHD.
EMDrive, svätý grál dobývania vesmíru
EMDrive je predovšetkým uznaním, že fyzika neplatí všade. Jeho prevádzka porušuje niekoľko fyzikálnych zákonov z čoho sa dá povedať (keďže ich porušuje), že fyzikálne zákony neplatia všade rovnako, prípadne na každý materiál v jeho rôznych skupenstvách.
Podľa zákona zachovania pohybu je nemožné, aby tuhá látka autonómne (samostatne) akcelerovala (bez pomoci vonkajšej sily) bez zníženia jej hmotnosti. To je dôvod, prečo satelity a vesmírne vozidlá používajú na zmenu svojej dráhy prúdy plynu, alebo plazmy čo je spojené s nevýhodami, najmä pokiaľ ide o dobývanie vesmíru, pretože vozidlo sa môže pohybovať, meniť smer, zrýchľovať, alebo brzdiť v pomere ku svojim zásobám pohonej hmoty. Ale s EMDrive je to úplne iný príbeh.
Emdrive, skratka pre ElectroMagnetic Drive, skutočne vytvára slabý, ale skutočný ťah, ktorý je výsledkom veľmi silného magnetického poľa bez potreby pridávania látky. Takže problém s prenosom plynu, alebo plazmy skončil. Naša technológia nám však teraz umožňuje ľahko vyrábať elektrickú energiu, najmä pomocou jadrového reaktora. Osvojením technológie EMDrive by bolo možné vytvoriť motor schopný akcelerovať vesmírne vozidlá na oveľa vyššie rýchlosti, ako sú tie, ktoré dnešné vesmírne zariadenia dosahujú, čím by sa napríklad Mesiac mohol dostať iba na 3 hodiny letu zo Zeme čo je v porovnaní s dnešnými rýchlosťami obrovský rozdiel. Inými slovami, EMDrive by otvoril úplne nové polia v rôznych smeroch. Nie len v oblasti výskumu, ale aj jeho uplatnenia vo vesmíre a priniesol by napríklad celú slnečnú sústavu na dosah vo veľmi krátkom čase.
V tejto technológii zaujali vedúce postavenie USA a Čína. Obe oznámili, že predviedli, ako EMDrive funguje a dokonca vyvinuli prvý experimentálny motor. Ale zatiaľ sa nenašla žiadna aplikácia kde by sa výsledky tohto výskumu ukázali. S najväčšou pravdepodobnosťou ide o utajované zariadenia, ktorých využitie bude na niekoľko desaťročí uzamknuté len pre vojenský priemysel. Preto ich využitie v civilnom sektore nemusíme v najbližšej dobe očakávať. Ešte veľa karbónových exhalátov vypustíme do ovzdušia, kým sa táto technológia uplatní v civilných aplikáciách. Je však pravdepodobné, že v nasledujúcom desaťročí bude EMDrive predstavovať hlavný technologický a strategický podiel na dobytí vesmíru.
Akcelerátor MHD, nádejná alternatíva
Zatiaľ čo EMDrive otvára dvere novému dobývaniu vesmíru, magnetohydrodynamický akcelerátor otvára obrovské možnosti pre mnohé pozemné oblasti. Táto technológia urýchľuje pomocou silného magnetického poľa tekutinu, buď plynnú vo forme plazmy, alebo kvapalinu, ako napríklad morskú vodu. Ak vám to pripomína ponorku Červený október od Toma Clancyho, je to normálne, pretože toto je presne jedna z možných aplikácií akcelerátora MHD. Pravdepodobne existuje aj veľa ďalších, o ktorých sa len málo hovorí, nakoľko ich využitie je zvyčajne necivilné.
Na rozdiel od EMDrive, ktorý pre svoju činnosť nevyžaduje žiadny pohon (hmotu na spaľovanie), sa akcelerátor MHD spolieha na tento materiál v tekutej forme, o ktorej je známe, že sa na Zemi nachádza vo veľkom množstve (napr. slaná voda). (Ako médimu môžu byť použité tiež: tekutý kov, alebo ionizovaný plyn nazývaný plazma).
Aplikácie využívajúce túto technológiu sú veľmi sľubné obzvlášť v oblasti zlepšenia dopravných (prepravných) technológii v leteckej, ale aj námornej doprave. Samozrejme, že najskôr budú tieto technológie v rukách vojska, prípadne inštitúcii, ktoré neradi prezrádzajú svoju existenciu.
Ale keby už len samotná armáda celého sveta prešla na tieto typy pohonov, vzduch by sa stal omnoho čistejším. Nezabúdajme, že armády sveta patria ku veľkým (najväčším?) znečisťovateľom ovzdušia. Americká armáda je organizácia, ktorá v celosvetovom merítku patrí k úplne najväčším znečisťovateľom Zeme. A tu nejde len o tanky, alebo stíhačky, ktoré špina vzduch. Ale o celý moloch od výroby, cez dopravu, administratívne budovy atď.
Ale rovnako ako všetky elektromagnetické technológie, aj akcelerátor MHD vyžaduje silné elektromagnetické pole a teda veľkú rezervu elektrickej energie. Pokrok dosiahnutý v miniaturizácii jadrových reaktorov, alebo v oblasti batérií prináša prvé možnosti pre ich masívnejšie využitie.
Elektromagnetické pulzné zbrane
Aj keď filmový priemysel dal vznik vesmírnemu programu (spolok Von Braun a Disney), netreba ho brať vždy príliš vážne. Ale niečo ako EMP sme videli napríklad vo filmovom prevedení v trilógii MATRIX, kde vďaka nej mohli vyradiť všetku elektroniku nepriateľa. Žiaľ aj tú svoju.
Dnešnú panorámu elektromagnetických aplikácií ukončíme snáď s najznámejšou zbraňou využívajúcou túto silu. Konkrétne s elektromagnetickými pulznými zbraňami. Ich princíp je jednoduchý a je známy už niekoľko desaťročí. Ide o vytváranie silného elektromagnetického poľa v atmosfére, ktoré poškodzuje a často ničí elektrické a elektronické zariadenia v oblasti účinku zbrane. Bez nutnosti zabíjania, táto zbraň dokáže znehybniť napríklad dôležité zariadenia nutné pre chod mesta, prípadne štátu. Preto jej použitie môže vrátiť danú oblasť do stredoveku, kde budú platiť iné zákony a zabíjať sa bude opať po starom, s mačetou, prípadne inými mechanickými zbraňami.
Avšak zbrane EMP majú niekoľko nedostatkov. Snáď ten najhlavnejší je, že intenzita impulzu rýchlo klesá vzhľadom na vzdialenosť od epicentra impulzu. Okrem toho musí byť sila elektromagnetického poľa obzvlášť silná, aby poškodila elektronické, alebo elektrické zariadenie. Pamätajte, že väčšina súčasných zariadení generuje elektromagnetické polia s nízkym výkonom, ktoré neovplyvňujú činnosť iných zariadení, pokiaľ nie sú veľmi blízko. Jednoduchý sušič vlasov (ak je veľmi výkonný) teda môže rušiť príjem bluetooth zariadenia, ak je veľmi blízko a obzvlášť výkonné. Ale to by skôr vadil hluk sušičky vlasov ako jej elektromagnetické impulzy.
Nakoniec, generovanie takéhoto elektromagnetického poľa, dokonca aj vo forme impulzu, vyžaduje veľmi veľké množstvo energie. Ak nálož, alebo hlavica nesie náboje EMP, napríklad na zničenie elektronických zariadení v okruhu niekoľkých desiatok metrov, jediná zbraň schopná vytvoriť elektromagnetickú vlnu dostatočne silnú na to, aby neutralizovala elektronické systémy vo veľkom meradle ako napríklad mesto, je jadrová zbraň. Ich použitie je však ďaleko nad rámec konvenčných zbraní. Je však potrebné poznamenať, že niekoľko krajín oznámilo zahájenie programov zameraných na vývoj silných konvenčných zbraní EMP s cieľom získať strategickú alternatívu k atómovým zbraniam.
Z tohto všetkého sa dá usúdiť, že technologické aplikácie elektromagnetizmu dnes tvoria hlavné strategické záujmy viacerých technologický vyspelých štátov. A zdá sa, že takmer vo všetkých aplikačných oblastiach sú na čele dve krajiny, a to USA a Čína. Čo sa týka Európskych krajín, žiadny masívny výskum v tejto oblasti nebol zaznamenaný.
Elektromagnetické efekty sa preto dajú vo vojenskej sfére použiť ako útočné zbrane (RailGun), obranné systémy na základe plazmy a systémy na pohyb zariadení. Ak sa Európske štáty nezačnú seriózne zaoberať touto otázkou, je možné, že v momente masívneho nasadenia týchto technológii do praxe vo svojich armádach urobia tieto tak výrazný skok, že aktuálne zbrojné systémy iných armád sa budú javiť ako hádzanie kameňom do T-14 Armata.
Napríklad Francúzsko sa rozhodlo v 50. rokoch posledného storočia minulého tisícročia vyvinúť vlastnú jadrovú zbraň, ako prostriedok odstrašenia, ktorý ešte znamená v aktuálnej dobe veľkú autonómiu v rozhodovaní. Avšak elektromagnetizmus môže spolu s rozvojom umelej inteligencie vytvoriť nový kľúč k vytvoreniu technologickej hierarchie národov.
Adam Riečanský
