Vũ khí ray điện từ sẽ là vũ khí đối trọng với tên lửa siêu vượt âm trong tương lai?

Như vậy, Nhật Bản là quốc gia tiếp theo “gia nhập cuộc đua” phát triển EMRG, công nghệ được coi là vũ khí của tương lai. Tuy nhiên, ở thời điểm hiện tại vẫn còn quá nhiều rào cản về công nghệ để ứng dụng loại vũ khí này vào thực tế. Vậy EMRG là gì? Và tại sao nhiều quốc gia lại theo đuổi chương trình vũ khí điện hóa đầy tốn kém này?

Vũ khí không cần dùng thuốc súng

Theo tờ Yomiuri của Nhật Bản, hệ thống EMRG dài 6m và nặng khoảng 8 tấn có sử dụng các thành quả nghiên cứu công nghệ của Pháp, Đức và Hoa Kỳ. Vũ khí điện từ này có khả năng tấn công mọi mục tiêu trên không, kể cả mục tiêu siêu vượt âm.

Đó là những lợi thế đáng kể của EMRG so với các loại vũ khí sử dụng nguyên liệu hóa thạch hay thuốc nổ tạo động năng truyền thống. EMRG sử dụng lực trường Lorentz – lực sinh ra khi dòng điện chạy qua hai thanh ray song song trong từ trường – để gia tốc viên đạn lên vận tốc lên tới Mach 7-8 (khoảng 2.500-3.000m/giây), gấp 3 lần sơ tốc đầu nòng của pháo binh thông thường.

Một hệ thống EMRG. Ảnh: Defense News

Điểm đặc biệt của EMRG là không sử dụng thuốc phóng nên giúp tối ưu không gian chứa đạn và giảm nguy cơ cháy nổ khi hệ thống hoạt động. Trong các thử nghiệm, các đầu đạn do EMRG có tầm bắn lên tới 200-400km.

Theo Tiến sĩ John Smith, chuyên gia vũ khí điện từ tại Đại học California (Mỹ): "EMRG không chỉ tiết kiệm chi phí đạn dược mà còn mở ra khả năng triển khai trên nhiều nền tảng, từ tàu chiến đến hệ thống phòng thủ bờ biển. Đây là bước đột phá về mặt năng lượng và động học trong phát triển vũ khí.

Nhật Bản không phải là quốc gia đầu tiên

Chính vì những ưu điểm của EMRG, nhiều quốc gia trên thế giới đã quan tâm phát triển loại vũ khí này. Mỹ chính là quốc gia tiên phong. Hải quân Mỹ khởi động dự án Railgun từ năm 2005 với kỳ vọng trang bị cho tàu khu trục lớp Zumwalt. Tuy nhiên, đến năm 2021, chương trình bị đình hoãn do hạn chế về nguồn cung cấp điện trong không gian nhỏ hẹp như tàu chiến và độ bền của hệ thống ray từ trường sau các lần phóng.

Các thực nghiệm công nghệ EMRG của Mỹ cũng đạt được nhiều thành tựu đáng kể khi lần đầu tiên áp dụng công nghệ này trong thực tế. Nguyên mẫu đầu đạn EMRG đã đạt vận tốc 2.400m/giây với tầm bắn ước tính là 180km thông qua hệ thống siêu tụ công suất lớn. Lầu Năm Góc hiện vẫn đang tiếp tục phát triển EMRG.

EMRG sử dụng lực từ trường để biến điện năng thành động năng đẩy viên đạn rời nòng. Ảnh: Topwar

Cùng với Mỹ, Trung Quốc công bố thử nghiệm pháo ray điện từ trên tàu Hải Dương Sơn (Type 072-III) vào năm 2018. Trong khi đó, châu Âu lại đang phát triển công nghệ EMRG cho lĩnh vực dân sự. Dự án PEGASUS của châu Âu nghiên cứu sử dụng công nghệ bệ phóng ray từ trường để phóng vệ tinh cỡ nhỏ với chi phí thấp hơn 30% so với tên lửa truyền thống.

Rào cản công nghệ khiến EMRG chưa thể trở thành vũ khí

Theo Tạp chí quân sự Topwar, do sử dụng điện năng để chuyển hóa thành động năng phóng đầu đạn, hệ thống EMRG cần nguồn điện cực lớn. Trung bình mỗi lần bắn, EMRG cần 25-32 megajoule, tương đương lượng điện tiêu thụ của 1.000 hộ gia đình trong một giờ. Điều này đòi hỏi hệ thống lưu trữ năng lượng mật độ cao như siêu tụ điện hoặc flywheel.

Ngoài ra việc chuyển hóa nguồn năng lượng điện khổng lồ này thành động năng cũng phát ra nguồn nhiệt lớn do kháng trở của hệ thống. Khi chưa thể ứng dụng công nghệ vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ phòng thì khả năng đưa EMRG vào ứng dụng vũ khí rất khó xảy ra.

Một yếu tố khác chính là sự hao mòn của hệ thống ray từ trường khi hoạt động. Do lực từ trường sinh ra gần như tức thời. Viên đạn di chuyển trong ray tạo ra ma sát và nhiệt độ lên tới 2.500 độ C, đủ để làm biến dạng và quá nhiệt các thành phần của EMRG. Yếu tố này khiến EMRG không thể hoạt động liên tục. Các phòng thí nghiệm tại Mỹ và Trung Quốc đang thử nghiệm vật liệu composite chứa graphene hoặc vonfram để giải quyết vấn đề quá nhiệt này.

Với nhiều ưu điểm so với các loại vũ khí truyền thống sử dụng thuốc nổ tạo động năng, công nghệ EMRG sẽ vẫn là một ưu tiên phát triển của nhiều quốc gia. Ảnh: Topwar

Dù đang ở giai đoạn thực nghiệm, nhưng chi phí cho mỗi hệ thống EMRG rất đắt đỏ so với vũ khí truyền thống. Theo ước tính của RAND Corporation, chi phí phát triển EMRG lên tới 500 triệu USD, chưa kể giá thành đạn dẫn đường (khoảng 25.000 USD/viên).

Đại tá James Miller (Lục quân Mỹ) nhận định: "EMRG chỉ khả thi khi công nghệ pin và vật liệu đạt bước nhảy vọt. Hiện tại, laser vũ trụ và tên lửa siêu vượt âm vẫn là lựa chọn tối ưu".

Đánh giá về tương lai của công nghệ EMRG, Tiến sĩ Elena Kravchenko (Viện Vật lý Ứng dụng Moscow của Nga): "EMRG sẽ thay đổi cục diện hải chiến. Tuy nhiên, để thay thế pháo truyền thống, nó cần giảm 80% chi phí vận hành và tăng độ bền gấp 5 lần hiện tại".

EMRG ở thời điểm hiện tại đại diện cho cuộc cách mạng công nghệ đầy tham vọng, nhưng chặng đường từ phòng thí nghiệm đến chiến trường vẫn còn nhiều rào cản công nghệ. Bài toán năng lượng và vật liệu vẫn là rào cản lớn với loại vũ khí của tương lai này. Với tốc độ phát triển công nghệ hiện nay, EMRG có thể sớm trở thành hiện thực trong vòng vài thập kỷ tới và định hình lại các loại vũ khí động năng truyền thống.

TUẤN SƠN (tổng hợp)

* Mời bạn đọc vào chuyên mục Quân sự thế giới xem các tin, bài liên quan.