Pháo điện từ cần nguồn điện có công suất 25 MW đủ cung cấp cho 18.750 hộ gia đình. Đầu đạn bắn ra từ pháo có thể xuyên qua 7 tấm thép dày mà không cần thuốc nổ.
Tiếng còi báo động vang lên xuyên qua các hầm bê tông tại Dahlgren – một cơ sở bí mật của Hải quân Mỹ, nơi đây các kỹ sư, quan chức quân đội Mỹ chuẩn bị thử nghiệm một loại siêu vũ khí mới. Các quan chức chăm chú vào màn hình video để có cái nhìn đầu tiên về siêu vũ khí có thể bắn đi viên đạn nặng 11,3kg xuyên qua 7 tấm thép và để lại lỗ có đường kính 127mm.
Hải quân Mỹ phát triển pháo ray điện từ khoảng một thập kỷ trước.
Vũ khí này được gọi là pháo ray điện từ, nó không cần thuốc phóng để đẩy đầu đạn đi như pháo thông thường. Pháo được trang bị 2 thanh ray đặt song song nhau và ứng dụng nguyên lý đảo chiều từ trường để đẩy đầu đạn đi với tốc độ của một thiên thạch đang lao xuống Trái đất.
Với pháo thông thường, đầu đạn mất vài giây để tăng tốc sau khi thuốc phóng bị đốt cháy trong buồng đạn. Pháo ray điện từ tăng tốc nhanh hơn khi đầu đạn trượt dọc theo 2 thanh ray có chiều dài 9,7m với sơ tốc đầu nòng lên đến 7.242km/h.
Hải quân Mỹ phát triển pháo ray điện từ khoảng một thập kỷ trước và đã chi hơn 500 triệu USD cho dự án. Phòng Khả năng Chiến lược, Lầu Năm Góc đang đầu tư thêm 800 triệu USD để phát triển khả năng phòng thủ tên lửa cũng như tích hợp pháo hiện có thành siêu vũ khí điện từ công nghệ cao.
Cần nguồn điện cực lớn
Pháo ray điện từ hoạt động theo nguyên lý đảo chiều từ trường để tạo ra lực đẩy điện từ đẩy đầu đạn đi với tốc độ chóng mặt. Đầu đạn phá hủy mục tiêu nhờ vào động năng của vụ va chạm ở tốc độ siêu thanh mà không cần đến thuốc nổ. Tuy nhiên, để tạo ra lực đẩy điện từ đủ mạnh cần nguồn điện có công suất tới 25 MW. Nguồn điện này đủ cung cấp cho 18.750 hộ gia đình.
Sơ đồ các thành phần cấu thành nên pháo ray điện từ. (Ảnh đồ họa: Phòng Nghiên cứu Hải quân).
Nguồn điện trở thành một rào cản kỹ thuật trong quá trình phát triển pháo ray điện từ. Hầu hết các thử nghiệm pháo ray điện từ đều diễn ra ở phòng thí nghiệm, nơi có kết nối với hệ thống điện lưới quốc gia. Việc triển khai pháo ray điện từ gặp nhiều khó khăn do thiếu nguồn cung điện đủ mạnh.
Hiện tại, chỉ tàu khu trục Zumwalt có nguồn cung điện đủ mạnh để lắp pháo ray điện từ trong tương lai. Gần đây, tập đoàn Raytheon đã chế tạo thành công module cung cấp xung điện công suất cao (PPC) ở dạng container lưu động.
Container chứa các tụ điện có thể hoạt động như một ắc quy khổng lồ. Mỗi module có thể phóng luồng điện có công suất 18 kW cho mỗi lần bắn. Nó có thể cung cấp năng lượng cho 10 lần bắn. Ưu điểm của PPC là có thể sạc lại rất nhanh để duy trì năng lượng cho pháo ray điện từ hoạt động liên tục.
Một thách thức khác là độ bền khi hoạt động, mỗi lần bắn, pháo ray điện từ tạo ra nhiệt lượng rất lớn có thể làm biến dạng đường ray. Sáng kiến Phòng thủ Chiến lược (Star Wars) sử dụng pháo điện từ để bắn hạ tên lửa hạt nhân những năm 1980 phải hủy bỏ vì rào cản công nghệ.
Hiện tại, các kỹ sư hải quân tin rằng, những tiến bộ về vật liệu sẽ giúp họ sớm chế tạo thành công pháo ray điện từ có thể bắn 10 phát/phút, độ bền 1.000 lần bắn.
Vũ khí thay đổi cuộc chơi
“Điều này sẽ thay đổi cách chúng ta chiến đấu”, Chuẩn đô đốc Mat Winter, giám đốc Phòng Nghiên cứu Hải quân nói với Wall Street Journal (WSJ). Hải quân Mỹ muốn phát triển pháo ray điện từ như một vũ khí tấn công mạnh mẽ để tiêu diệt tàu chiến, xe tăng, trại của các tổ chức khủng bố. Lầu Năm Góc cũng quan tâm đến vũ khí này nhằm đánh chặn tên lửa đạn đạo với chi phí thấp.
"Trong bối cảnh ngân sách quốc phòng ngày càng giảm gây khó khăn cho Mỹ trong việc duy trì thế trận răn đe chiến lược, thật khó để tưởng tượng về một tương lai mà chúng ta sẽ tái tạo các lực lượng như thời Chiến tranh Lạnh ở châu Âu. Tôi tin rằng, pháo ray điện từ sẽ có chi phí thấp, nhưng có giá trị răn đe rất lớn”, Thứ trưởng Quốc phòng Robert Work – một trong những người ủng hộ dự án nói.
Minh họa cơ chế hoạt động của pháo ray điện từ. (Đồ họa: WJS).
Hiện tại, các loại pháo trang bị trên chiến hạm Mỹ có tầm bắn khoảng 24km. Những khẩu đại pháo 406mm trong Thế chiến II có tầm bắn khoảng 39km và có khả năng xuyên qua lớp bê tông dày 9,1m. Trong khi đó, pháo ray điện từ có tầm bắn khoảng 200km với sức xuyên phá gấp 5 lần.
Bên cạnh ưu thế về tốc độ, pháo ray điện từ còn có lợi thế lớn về năng lực tác chiến. Mỗi tàu khu trục điển hình của Mỹ có thể mang theo 96 tên lửa. Trong khi mỗi tàu trang bị pháo ray điện từ có thể mang theo hàng nghìn viên đạn, cho phép tác chiến trong thời gian dài.
Các nhà hoạch định quân sự tin rằng, pháo ray điện từ sẽ hữu ích để bảo vệ lợi ích của Mỹ ở biển Baltic, hay hỗ trợ các đồng minh chống lại mối đe dọa từ Trung Quốc ở Biển Đông. Bên cạnh chiến đấu thông thường, Lầu Năm Góc muốn ứng dụng pháo ray điện từ cho nhiệm vụ phòng thủ tên lửa.
Lầu Năm Góc đang có kế hoạch phát triển đầu đạn thông minh cho pháo ray điện từ để đánh chặn tên lửa đạn đạo của đối phương. Phòng thủ tên lửa bằng pháo ray điện từ cần ít nhất một thập kỷ nữa để hoàn thiện các giải pháp kỹ thuật, nhưng các quan chức Lầu Năm Góc tin rằng siêu vũ khí đánh chặn này có thể đưa vào sử dụng sớm hơn.
Đầu đạn của pháo ray điện từ được chế tạo từ vonfram với chi phí từ 25.000-50.000 USD. “Đó là một món hời so với tên lửa đánh chặn trị giá 10 triệu USD”, một quan chức quốc phòng Mỹ nói. Những người ủng hộ dự án pháo ray điện từ nhấn mạnh rằng, vũ khí mới là quân bài chiến lược có thể thay đổi cuộc chơi và giữ cho Mỹ luôn dẫn đầu so với Nga và Trung Quốc.
“Hải quân Mỹ sắp hoàn thành hệ thống chiến thuật, hay vũ khí tấn công thế hệ tiếp theo. Nó có thể làm thay đổi cuộc chơi”, William Roper – Giám đốc Phòng Khả năng Chiến lược Lầu Năm Góc nhấn mạnh.