Cos'è un Rail Gun?
Il cannone ferroviario, o più semplicemente, il fucile ferroviario, utilizza un campo magnetico alimentato dall'elettricità per accelerare un proiettile. Sebbene le idee di base alla base della costruzione di una pistola da rotaia siano semplici, il fuoco di un tipico proiettile da rotaia si traduce in un'enorme forza repulsiva. Il risultato è che la pistola su rotaia deve essere riparata dopo quasi ogni colpo, rendendoli meno pratici rispetto ai proiettili convenzionali. Richiedono inoltre un alimentatore molto grande, in grado di fornire circa un milione di ampere di corrente, rendendo difficile la creazione di pistole ferroviarie portatili.
Un cannone ferroviario è costituito da due binari metallici paralleli saldamente ancorati, collegati a un alimentatore elettrico. Un proiettile in grado di condurre l'elettricità è posto tra le rotaie, completando il circuito. Essendo caricati elettricamente, i binari metallici si comportano come elettromagneti, creando un campo magnetico che circola attorno a ciascun binario. Un campo si sposta in senso orario attorno al suo binario, l'altro in senso orario, creando un campo magnetico tra di essi che crea una forza netta parallela alle rotaie, lontano dall'alimentazione. Il proiettile si comporta come qualsiasi filo carico in un campo elettrico, sperimentando una forza perpendicolare alla direzione della corrente e alla direzione del campo magnetico. Questa si chiama forza di Lorentz.
Quando la corrente elettrica è molto forte, il proiettile, sottoposto a forze potenti, accelera fino all'estremità del cannone a binario di fronte all'alimentatore ed esce attraverso un'apertura. Il circuito, così interrotto, termina il flusso di corrente elettrica. Il proiettile deve stabilire un contatto fisico con le rotaie durante l'accelerazione. Se il proiettile si muove abbastanza velocemente, l'attrito da solo può danneggiare gravemente o persino vaporizzare le rotaie, in assenza di materiali abbastanza forti. Inoltre, se le rotaie non sono fissate in modo sicuro su una superficie stabile, possono essere spinte a parte da potenti energie all'interno della pistola.
Milioni di dollari sono stati investiti nella ricerca sulle pistole ferroviarie dall'esercito degli Stati Uniti e sono stati sviluppati molti prototipi di successo, che possiedono velocità di museruola molto elevate, nell'ordine di 3,5 km / sec (2,17 mps), circa 3 volte più veloce di fucili moderni. Tuttavia, questi progetti richiedono grandi alimentatori e la manutenzione rimane un problema. La Marina degli Stati Uniti ha espresso interesse per i cannoni ferroviari a causa delle loro munizioni non esplosive, ma non sono entrati in uso comune. Una soluzione proposta al problema dell'usura delle pistole su rotaia è l'idea di utilizzare proiettili molto piccoli accelerati a velocità molto elevate, un design a volte indicato come Needlegun .
I cannoni ferroviari sono stati anche discussi nel contesto di applicazioni pacifiche come i viaggi nello spazio. Una pistola su rotaia molto lunga, o driver di massa , potrebbe essere utilizzata per accelerare i carichi utili per sfuggire alla velocità a costi molto più economici di quelli dei razzi chimici. Uno svantaggio è l'alto investimento iniziale richiesto per costruire un tale driver di massa. Per creare un driver di massa che acceleri un proiettile per sfuggire alla velocità a una velocità accettabile per i passeggeri umani (~ 2 g), sarebbe necessario un barilotto di lunghezza ~ 50 km (30 miglia). Un'altra potenziale applicazione di cannoni ferroviari potrebbe essere nell'arena della fusione nucleare, dove sono necessarie immense pressioni e temperature per fondere i nuclei atomici.