什么是轨道炮(Rail Gun)？

轨道炮，或者更简单地说，轨道炮利用由电驱动的磁场来加速弹丸。尽管轨道炮构造的基本思想很简单，一个典型的轨道炮发射会产生巨大的斥力，其结果是轨道炮几乎每次发射后都必须进行维修，这使得它们比传统的射弹更不实用。它们还需要一个非常大的电源，能够提供大约一百万安培的电流，这使得便携式设备的研制成为可能轨道炮很困难。美国海军的祖姆瓦尔特级驱逐舰的设计目的是在未来轻松地接受轨道炮的改装轨道炮由两个牢固固定的平行金属轨道组成，并与电源相连。在轨道之间放置一个能导电的弹丸，完成电路。金属轨道带电后，其行为就像电磁铁，在每根铁轨周围产生一个磁场。一个磁场顺时针旋转，另一个顺时针旋转，在中间产生一个磁场，产生一个平行于钢轨的净力，远离电源。弹丸的行为就像电场中的任何带电导线，受到垂直于电流方向和磁场方向的力，称为洛伦兹力轨道炮可能在不久的将来改装到现有的战舰上。当电流非常大时，炮弹受到强大的力量，加速到与电源相反的轨道炮末端，并通过一个孔退出。电路因此断开，电流流终止。在加速过程中，弹丸必须与轨道发生物理接触。如果弹丸移动速度足够快，在缺乏足够坚固的材料的情况下，摩擦本身就可能严重损坏甚至蒸发钢轨。此外，如果钢轨没有牢固地固定在稳定的表面上，它们可以被轨道炮内部强大的能量推进，美国军方投入数百万美元用于轨道炮研究，并研制出许多成功的原型，它们的初速非常高，约为3.5公里/秒（2.17英里/秒），大约是现代步枪的3倍。然而，这些设计需要大量的电源，维护仍然是一个问题。美国海军对轨道炮表示了兴趣，因为它们的非爆炸性弹药，但它们还没有进入通用领域。1针对轨道炮磨损问题的建议解决方案是使用以极高速度加速的非常小的射弹，这种设计有时被称为针式枪轨道炮也被讨论在和平应用的背景下，如太空旅行。一种很长的轨道炮，或质量驱动程序，它可以用来加速有效载荷，以比化学火箭便宜得多的成本逃逸。一个缺点是建造这样一个质量驱动器所需的初始投资很高。要制造一个质量驱动器，以人类乘客可以接受的速度加速射弹逃逸速度（~2 gs），轨道炮的另一个潜在应用可能是在核聚变领域，那里需要巨大的压力和温度将原子核聚变在一起。