Pháo ray điện - Sự khởi đầu của vũ khí lực điện từ

Giới chức Hải quân Mỹ tuyên bố, việc trang bị pháo ray điện có thể sẽ thay đổi nguyên tắc các cuộc hải chiến trong tương lai. Đây sẽ là vũ khí giúp Mỹ tiếp tục vị trí siêu cường của mình và kiểm soát các đại dương. Trong tương lai xa, pháo ray điện có thể được trang bị tới các lực lượng khác của Quân đội Mỹ vì những đặc tính kỹ chiến thuật cực mạnh của nó ở sơ tốc đạn đạo cao, an toàn (không dùng liều phóng là thuốc nổ thường) và tầm bắn lớn. 

Về nguyên tắc, pháo ray điện sử dụng nguyên tắc lực điện từ Lorentz để đẩy viên đạn rời nòng pháo bằng hai khối tụ điện lắp song song. Nhờ nguồn điện tích lũy cực lớn, lực đẩy điện tử của pháo ray điện tạo ra sơ tốc tới 9.000km/giờ (2,5km/giây) cho viên đạn được phóng đi.

Viên đạn được ổn định quỹ đạo nhờ 4 cánh lái nhỏ nằm phần đuôi. Với vận tốc gấp vài lần tốc độ âm thanh, nó vượt qua khoảng cách 160km trong vòng vài giây và tấn công mục tiêu định trước bằng khả năng xuyên phá động năng cực lớn.

Sơ tốc đầu đạn lớn giúp pháo ray điện có tầm bắn xa và khả năng tiêu diệt mục tiêu bằng đạn xuyên phá động năng cực mạnh. 

Chỉ có những chiến hạm cỡ lớn như DDG-1000 mới đủ khả năng trang bị pháo ray điện. 

Thực tế, nguyên tắc hoạt động của pháo điện từ đã được phát hiện từ rất lâu, nhưng do những rào cản về kỹ thuật, đặc biệt là cần nguồn cung năng lượng điện cực lớn, nên việc áp dụng nó vào thực tế không phải là việc dễ dàng. Có thể lấy ví dụ ở dòng pháo ray điện Hải quân Mỹ đang phát triển, nó cần nguồn năng lượng điện tới 25 Megawatt. Để mang được khẩu pháo tối tân này cần chiến hạm cỡ lớn không phải đơn giản để chở theo khẩu pháo, mà là chở các máy phát điện cung cấp năng lượng cho chúng. Cũng chính vì lý do này, khu trục hạm lớp Zumwalt với lượng choán nước tới 200.000 tấn với hệ thống động cơ phát điện gas-turbin mới đủ khả năng cung cấp năng lượng cho các tổ hợp pháo ray điện hoạt động.

Mỹ không phải nơi đầu tiên phát kiến công nghệ pháo ray điện

Xét về mặt ý tưởng, pháo ray điện không phải là lý thuyết mới được phát triển gần đây. Rất nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có cả Liên bang Xô Viết đã từng nghiên cứu dòng vũ khí sử dụng năng lượng điện này.

Khái niệm đầu tiên về pháo ray điện hay pháo điện từ xuất hiện từ năm 1918. Kỹ sư người Pháp Louis Octave Fauchon-Vilple đã đăng ký bản quyền công nghệ “Hệ thống phóng đạn kim loại sử dụng lực điện từ”, nhưng không được giới chức Pháp thời điểm đó chú ý.

Tiếp đó, giới nghiên cứu khoa học của phát xít Đức cũng từng nghiên cứu khả năng tạo ra pháo ray điện từ, nhưng những khó khăn kỹ thuật ở thời điểm đó không cho phép tạo ra dòng vũ khí như vậy. Sau Thế chiến thứ 2, khi tiếp cận với các tài liệu nghiên cứu pháo ray điện của phát xít Đức, người Mỹ đã kinh ngạc về dòng vũ khí cần nguồn năng lượng điện đủ để thắp sáng nửa thành phố Chicago này.

Những khó khăn về công nghệ, đặc biệt là cần nguồn cung cấp điện cực lớn từng khiến việc phát triển pháo ray điện từ là bất khả thi. 

Ở Liên Xô, công nghệ pháo ray điện cũng được quan tâm, đặc biệt là công trình nghiên cứu của viện sĩ Lev Artsimovich, một trong những thành viên của chương trình năng lượng nguyên tử Liên Xô. Theo ý tưởng của viện sĩ L. Artsimovich, pháo ray điện có thể được đặt trên mặt đất để bắn hạ các mục tiêu trên quỹ đạo của đối phương, như vệ tinh hoặc các mục tiêu bay.

Thiết kế pháo ray điện của Liên Xô sử dụng đạn cỡ nhỏ hơn, nhưng có sơ tốc lớn hơn nhiều so pháo ray điện Mỹ vừa giới thiệu. Theo đó, pháo ray điện của Liên Xô đẩy viên đạn đi với vận tốc tới 22.000km/giờ hay 6,5km/giây. Tuy nhiên, nguyên mẫu pháo ray điện dạng này chưa bao giờ được thử nghiệm. Tới tận năm 2011, chương trình nghiên cứu của viện sĩ L. Artsimovich mới tiếp tục được Viện nghiên cứu vật liệu nhiệt độ cao Liên bang Nga triển khai.

Ngoài ra, một quốc gia nữa cũng cố gắng làm chủ công nghệ pháo ray điện là Iraq dưới thời ông Saddam Hussein, nhưng giới khoa học của quốc gia Cận Đông này mới chỉ tiếp cận ở giai đoạn phác thảo công nghệ về pháo ray điện.

Việc lắp ráp và thử nghiệm pháo ray điện cũng được nhiều tổ chức, cá nhân trên thế giới thực hiện, nhưng chỉ dừng ở mức các nghiên cứu khoa học.

Công nghệ pháo ray điện chỉ có những bước tiến mạnh mẽ từ đầu những năm 2000 với sự phát triển của công nghệ siêu dẫn, vật liệu mới… của Mỹ.

Khởi đầu kỷ nguyên vũ khí năng lượng điện từ

Cuối tháng 6-2016, trên tờ báo Mỹ The Wall Street Journal đã có bài viết về quá trình phát triển pháo ray điện. Theo The Wall Street Journal, pháo ray điện chính là “vũ khí thiên thạch có thể thay đổi cục điện chiến trường, giúp bảo vệ nước Mỹ khỏi các mối đe dọa từ vũ khí mới của các cường quốc đối địch”.

Đánh giá về pháo ray điện, nhiều học giả quốc tế, trong đó có Nga nhận định pháo ray điện về bản chất là bước đệm và nền tảng cho các dòng vũ khí sử dụng năng lượng điện từ trong tương lai, chứ không phải là vũ khí mang tính cách mạng.

“Nó có thể được lắp đặt trên tàu chiến và tấn công nhiều dạng mục tiêu khác nhau, nhưng thực sự hiện nay nó còn rất cồng kềnh. Dải nhiệm vụ của dòng vũ khí này rất hẹp”, chuyên gia Học viện Tên lửa và pháo binh Nga, Constantine Sivkov nhận xét.

Còn theo đánh giá của chuyên gia quân sự Nga, Yuri Knutov, pháo ray điện chỉ có hiệu quả trong nhiệm vụ phá hủy… lô cốt, bongkee của đối phương. Mỹ có thể nhanh chóng sản xuất pháo ray điện trong vòng 10-15 năm tới. Pháo ray điện hiện tại mới chỉ thể hiện ở các ưu điểm về sơ tốc đầu đạn và chi phí thấp do không còn sử dụng thuốc nổ truyền thống.

Nền tàng công nghệ của pháo ray điện từ sẽ tạo điều kiện phát triển nhiều dòng vũ khí sử dụng lực điện từ trong tương lai. 

Theo lời chuyên gia C. Sivkov, pháo ray điện là bước đệm để Mỹ tiến tới các dòng vũ khí tiên tiến trong tương lai. Một trong những hướng phát triển đó là cơ cấu “đạn điện từ chứa đạn” để dùng cho nhiều mục đích khác nhau với tên gọi High Velocity Projectiles – HVP.

Loại đạn đặc biệt này có thể sử dụng trên các loại pháo truyền thống cỡ nòng 5 inchs. Công nghệ lực đẩy điện từ cho phép HVP có sơ tốc đầu đạn lớn hơn các loại pháo truyền thống, nhưng chậm hơn so với đạn trên pháo ray điện.

Điểm đáng quan tâm nhất của HVP việc đạn có điều khiển giúp tấn công chính xác mục tiêu. “Mỗi đơn vị đạn như HVP có giá khoảng 50.000 USD. Nó đắt hơn đạn pháo thông thường, nhưng rẻ hơn tên lửa hành trình Tomohawk tới 20 lần”, chuyên gia C. Sivkov nói.

Nói về công nghệ đạn HVP, Thứ trưởng Bộ Quốc phòng Mỹ Bob Wark tuyên bố tại một phiên điều trần trước Quốc hội Mỹ: “Nó là loại đạn đặc biệt có thể được bắn từ nòng pháo truyền thống, nhưng lại có sơ tốc đầu nòng siêu thanh như các loại đạn được bắn từ pháo ray điện”.

Ngoài ra, hướng phát triển pháo ray điện trong tương lai có thể được áp dụng trên xe tăng. Với khả năng cung cấp lực đẩy lớn hơn nhiều lần so với pháo truyền thống, pháo ray điện sẽ tạo ra cuộc cách mạng khi được trang bị trên các phương tiện chiến đấu trên bộ, trong đó có xe tăng.

Đánh giá về hướng phát triển này, Tư lệnh Lục quân Mỹ, tướng Mark Milly cho biết: “Chúng ta đang đứng ở ngưỡng cửa của sự thay đổi cơ bản về bản chất của các loại vũ khí lục quân”.

TUẤN SƠN