“呐……你知道‘Railgun’…吗?”
御坂美琴,是动漫作品《魔法禁书目录》以及《某科学的超电磁炮》中的角色,是学园都市中仅有的七名超能力者中排名第三位,学园都市最强“电击公主”,代号“超电磁炮”(Railgun),有“常盘台的王牌”之称,被广大御宅族爱称为“炮姐”。
既然说到御坂美琴,那就不得不说到她的招牌招式——“超电磁炮”(Railgun)。
(前方大量物理数据来袭,文科生做好准备)
动漫中的“超电磁炮”,是利用电磁诱导原理,将游戏币以初速度3倍音速(速度1030m/s)射出。由于运用自身的电磁力修正飞行轨道和加速游戏币,所以与一般的子弹不同,美琴的超电磁炮在命中目标前是不断加速的,因此拥有极高的准确度和破坏力。连发能力为8发/min,弹着分布18.9mm 。
不过在动画中,不知是出于美观考虑还是缺乏相应的科学知识,制作组绘制的其实是线圈炮(又称高斯炮,Gauss Gun,也属于电磁炮的一种),依据是图中环绕在美琴手臂周围的电弧。这些螺旋形电弧产生的磁场是平行于美琴手臂的,而安培力方向垂直于磁场,所以以此方式将硬币沿手臂射出的必然不是安培力。高斯炮的原理其实和磁铁吸引铁块一样,只要让磁场由近处向远处移动就能吸引磁铁跟着磁场移动,当然现实中一般是将一系列固定的线圈由近及远依次通电以达到相同的效果。由于美琴能任意控制电流,因此只要让电弧由近及远快速移动即可,比现实中的高斯炮简单得多。
需要注意的是,磁轨炮可以使用任何导体作为炮弹,但线圈炮只能使用能被磁铁吸引的金属(铁、镍、钴)作为炮弹。日元硬币中,铝质的5円硬币和青铜的10円硬币都不能用作线圈炮弹丸,只有50円和100円(材质为75%铜 25%镍)以及500円(72%铜 20%锌 8%镍)硬币才可以。小说设定中,美琴使用的是游戏币。
御坂美琴手中的虽然只是一枚硬币,但是由于运用自身的电磁力修正飞行轨道和在命中目标前是不断加速,所以与一般的子弹不同,拥有极高的准确度和破坏力(由于与空气摩擦产生高温,廉价游戏币五十米之后会开始融化,所以射程约为五十米左右,与普通手枪的有效射程差不多)。另外可以汇集大气中的电能,放出十亿伏特的电击。
好,通过以上大量的数据,相信读者们已经对常盘台的“超电磁炮”有了一定的了解。那么我们接下来就看一看,现实生活中的真实的电磁炮,是怎么样的。
电磁炮(Railgun),又称磁轨炮、线圈炮或轨道炮,是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器。
之所以说这货先进,是因为这货的发射方式和传统的火炮截然不同!我们都知道,传统火炮的发射方式,是将火药燃气压力作用于弹丸;而电磁炮,是利用电磁系统中电磁场的作用力推动弹丸!
拿最常见的轨道炮(电磁炮的一种)来举个例子。其原理是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出。它由两条平行的长直导轨组成,导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸。当两轨接入电源时,强大的电流从一导轨流入,经滑块从另一导轨流回时,在两导轨平面间产生强磁场,通电流的滑块在安培力的作用下,弹丸会以很大的速度射出,这就是轨道炮的发射原理。质量越大动能越大,威力越大,耗能量越大。
怎么样?是不是很科幻?很高大上?
但就是因为这货太高大上了,所以目前世界范围内还没有哪个国家的军队真正把它大规模列装部队。其主要原因,还是材料和电力等关键问题无法从根本上解决。所以目前来看,我们也只能在科幻电影中看到电磁炮的实战效果。(下图为电影《变形金刚》中出现的电磁炮)
相对于传统火炮而言,电磁炮有很多突出优点:
一、是弹丸速度快,精度高,射程远,威力大
二、是炮弹体积小,重量轻,载弹量大大增加
三、是生存能力强,炮弹不用装填炸药,这样就不用担心弹药库爆炸的问题
四、是利用电磁开炮,不会产生冲击波和烟雾,便于隐蔽
五、是发射成本低,常规火炮的发射药产生每兆焦耳能量需要10美元,而电磁炮只需要0.1美元
然而,电磁炮也是有缺点的,其中一个最大的缺点就是它需要极大的电能。目前还没有哪一艘军舰,能够产生并储存开炮所需的电能,因此电磁炮一直处于实验状态,是一项前景非常美好但是不成熟的技术。
( 美国海军哭晕在厕所:“臣妾做不到啊……” )
目前老美的海军正在和大表哥英国国防部一道研制这种先进的武器。如果有朝一日电磁炮能够大规模运用于军事,那么战争的成本将会大大降低。
想象一下,你是一艘驱逐舰的舰长,你们获得了300公里外敌军指挥部的位置坐标,你是选择发射价值一百万美元的战斧巡航导弹去摧毁它,还是使用每焦耳动能才0.1美元、物美价廉的电磁炮去摧毁它?
傻子都知道该怎么选!