Qu'est-ce qu'un pistolet ferroviaire?
Le pistolet ferroviaire, ou plus simplement pistolet ferroviaire, utilise un champ magnétique alimenté par l'électricité pour accélérer un projectile. Bien que les idées de base qui sous-tendent la construction d'un canon à rail soient simples, le tir d'un projectile de pistolet à rail typique génère une force de répulsion énorme. Le résultat est que le canon doit être entretenu après presque chaque coup, ce qui le rend moins pratique que les projectiles classiques. Ils nécessitent également une très grande alimentation en énergie, capable de fournir un million ou plus d'ampères de courant, ce qui rend difficile la création de pistolets à rail portables.
Un pistolet à rails est constitué de deux rails métalliques parallèles fermement ancrés, reliés à une source d’alimentation électrique. Un projectile capable de conduire l'électricité est placé entre les rails, complétant le circuit. Étant chargés électriquement, les rails métalliques se comportent comme des électroaimants, créant un champ magnétique qui circule autour de chaque rail. Un champ se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre autour de son rail, l'autre dans le sens des aiguilles d'une montre, créant un champ magnétique entre les deux créant une force nette parallèle aux rails, à l'opposé de l'alimentation. Le projectile se comporte comme tout fil chargé dans un champ électrique, soumis à une force perpendiculaire à la direction du courant et à la direction du champ magnétique. C'est ce qu'on appelle la force de Lorentz.
Lorsque le courant électrique est très fort, le projectile, soumis à des forces puissantes, accélère jusqu'au bout du canon, vis-à-vis de l'alimentation électrique, et sort par une ouverture. Le circuit ainsi rompu met fin au flux de courant électrique. Le projectile doit établir un contact physique avec les rails pendant l’accélération. Si le projectile se déplace assez rapidement, le frottement seul peut sérieusement endommager ou même vaporiser les rails, en l'absence de matériaux suffisamment solides. De plus, si les rails ne sont pas bien fixés sur une surface stable, ils peuvent être propulsés séparément par de puissantes énergies à l'intérieur du canon.
L’armée américaine a consacré des millions de dollars à la recherche sur les armes à feu. Elle a permis de mettre au point de nombreux prototypes à succès, dotés de vitesses très élevées, de l’ordre de 3,5 km / s (2,17 mps), soit environ trois fois plus vite que fusils modernes. Cependant, ces conceptions nécessitent de grandes sources d'alimentation et la maintenance reste un problème. La marine américaine a manifesté son intérêt pour les canons de chemin de fer en raison de leurs munitions non explosives, mais ils ne sont pas encore utilisés couramment. Une solution proposée au problème de l'usure des armes à feu de chemin de fer est l'idée d'utiliser de très petits projectiles accélérés à des vitesses très élevées, une conception parfois qualifiée de besoin .
Les pistolets ferroviaires ont également été abordés dans le cadre d'applications pacifiques telles que les voyages dans l'espace. Un canon très long, ou conducteur de masse , pourrait être utilisé pour accélérer les charges utiles afin d'échapper à la vélocité pour des coûts bien inférieurs à ceux des fusées chimiques. Un inconvénient est l'investissement initial élevé requis pour construire un tel moteur de masse. Pour créer un pilote de masse qui accélère un projectile pour échapper à une vitesse acceptable pour les passagers humains (~ 2 g), il faudrait un canon d'une longueur d'environ 50 km. Une autre application potentielle des canons de chemin de fer peut être dans le domaine de la fusion nucléaire, où des pressions et des températures immenses sont nécessaires pour fondre les noyaux des atomes.