为防御高超音速导弹,日本正转向电磁炮。
上周,日本《日经亚洲》报道称,国防部希望成功研发一种快速、精确的电磁炮,不仅能摧毁飞行中的导弹,而且能如此有效,以至于能够阻止导弹发射。
“日本防卫省将开发一种利用磁力驱动弹丸拦截敌方导弹的手段,”《日经亚洲》报道称,“因为该国正急忙应对中国、朝鲜和俄罗斯正在研发的高超音速武器。”
电磁炮长期以来一直是科幻小说中的题材,自2008年以来,美国和中国等军事力量一直在探索和测试它们。
这是《大众科学》在2015年海军试射后对电磁炮的描述。
电磁炮的工作原理是产生强大的电磁流,从一根轨道流出,通过弹丸的U形尾部,流入另一根平行轨道。这会产生三个磁场——围绕每根轨道的平行磁场,以及围绕弹丸的垂直磁场。弹丸在磁场的作用下向前挤压,沿着轨道快速加速,然后被向前发射出去,从而断开电路。最终的结果是一个巨大的金属弹丸,能够以极高的速度飞向很远的距离。
这使得电磁炮与爆炸推进的火炮不同,爆炸推进火炮是通过快速膨胀的气体将炮弹从炮膛中推出。爆炸推进,从二战战列舰上巨大的舰载火炮到现代火炮,是一种经过检验的、有效的方法,可以在很远的距离击中目标、建筑物,有时甚至车辆。导弹主要使用固体燃料火箭推进,将爆炸性弹头送入空中,它们需要一个有用但一次性的载体,专为单向飞行而设计。对于导弹,特别是弹道拦截弹,只有一小部分推进质量是有用的弹头。载体的绝大部分是用于将导弹引导至目标的制导、导航和飞行控制系统。
电磁炮将加速的工作从发射的弹丸转移到发射的机器上。这使得实际发射的弹药可以简单、致命且快速。当美国海军开始其电磁炮项目时,其目标是将该武器的射速达到马赫数7,即音速的7倍,射程达到100英里。这种强大的威力是有代价的,但代价不在弹丸上,而在武器的基础设施上:军舰需要建造以容纳不仅新火炮,还有预期需要25兆瓦或更高的电力才能单独驱动火炮。
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去年夏天,美国海军在项目预算逐年下降多年后,暂停了其电磁炮的研发。部分原因在于,海军认为该特定项目表现不佳。海军转而投资于现有舰载火炮的替代弹丸:高超音速弹丸,他们认为这种弹丸可以在不要求舰队更换新硬件的情况下提供类似性能。由于其出色的空气动力学设计,高超音速弹丸有望成为现有舰载火炮炮弹的快速、高效、远射程替代品。
日本的电磁炮计划至少可以追溯到2015年,当时预算和规划文件显示,日本将建造自己的舰载电磁炮装置。2016年,日本展示了一种概念验证电磁炮,其弹丸发射速度达到4470英里/小时。当时,这项研究被视为与美国努力相呼应,预示着两国海军未来将使用电磁炮远距离拦截和攻击目标。
虽然美国放弃了将电磁炮作为一种进攻性武器,但日本的持续发展可能预示着作为防御工具的更及时的成功部署。《日经》报道称,2022年的国防预算已纳入5600万美元,用于日本在本十年末之前开发可工作的电磁炮。
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在陆地上,电磁炮可以接入现有的电网,或配备专用发电机,而无需承担在舰船上运行的空间和电力限制。这将使电磁炮能够整合到现有的导弹防御系统中,位于已部署拦截器和新型远程导弹拦截器之间。电磁炮特别能够对抗较新的高超音速弹丸,这些弹丸的飞行轨迹使得现有拦截器难以预测和匹配。通过比其设计用于拦截的导弹飞得更快,电磁炮弹丸可以在飞行中击穿导弹,使其失能或摧毁。
去年,美国、中国和朝鲜都测试了高超音速武器。这些武器虽然以截然不同的方式运行,但其目的都是绕过现有的防御措施。已经处于研发中的电磁炮可以提供一种防御措施,填补导弹防御有效性上的明显空白。如果这样,这些防御优势将不仅限于日本。中国也开发了电磁炮,并在2018年将其部署在一艘军舰上。