电磁轨道炮：当年一发击碎大力神的科幻神器，如今安在？

2016年9月，美国国防部长卡特在航母“卡尔文森特”号上发表演说时指出，美国将投放一些“让人料想不到的新式武器”到太平洋地区。一般认为，这里面可能包含了美军正在研发中的电磁轨道炮。俄罗斯专家则表示，轨道炮其实已是几十年前就有研制的老式武器，而且美军现阶段的轨道炮根本不能发挥多少作用。

不过，俄军自己的轨道炮却随之亮相。

锤炼渊源：19世纪即有研究

电磁轨道炮，或简称轨道炮，属于电磁炮的一种。简单说，就是利用通电导体在磁场中受力（洛伦兹力）的原理，使炮弹获得加速，并最终飞射出去。电磁炮除了电磁轨道炮，还包括线圈炮、电热炮、重接炮等。

轨道炮具体的实现方法是，采用两条长长的通电的金属轨道（导轨），把金属或其他导体炮弹“架”在轨道上，形成一个通电回路，并在这个回路附近产生强大在磁场，使得金属炮弹在回路中受洛伦兹力， 产生一个加速度。轨道越长，炮弹受力时间越长；磁场和电流强度越大，炮弹受力越大，如此可以让炮弹获得一个很高的速度。

（1818年的轨道炮）

电磁轨道炮由来已久。1831年英国科学家法拉第发现电磁感应现象，1845年英国科学家惠斯通就用世界第一台磁阻直流电动机把金属棒抛射到了20米外。随后德国人柯比提出了用此原理制造“电气炮”的想法。1901年，挪威科学家柏克兰获得了“电火炮”的专利。1920年，法国的福琼·维莱普勒发表了《电气火炮》文章，并展开了实验。

到了二战时期，德国、日本都开始研制电磁轨道炮。其中德国的汉斯勒取得了卓著的成效。他在1944年，利用长2米的导轨，将10克的圆柱体铝弹丸加速到1.08千米/秒，也就是差不多3倍音速。在1945年，他又将2门轨道炮串联起来，使炮弹初速度达到了1.21千米/秒。同期日本科学家则是“大吨位慢速”，他们把2千克的弹丸加速到335米/秒，即接近音速。

从科技上，这都是了不起的成就，但在军事实用方面则相当可怜。德国人费了大力气也不过把相当于一颗子弹弹头的金属加速到子弹的初速，换言之这套复杂的轨道炮杀伤力仅仅等于一支普通步枪。而日本两公斤的弹丸，也不过相当于一颗小炮弹的弹头，而且初速度比火炮慢得多。在二战之后，受制于技术水平，既不能制造出更强大的磁场，也难以产生更强烈的电流，因此电磁轨道炮的研究停顿了数十年之久。

当代风云：美军已进行多次试验

从70年代起，一方面美苏争霸的冷战格局对新概念武器提出了需求，另一方面科学发展攻克了一些技术难题，轨道炮重新崛起。1978年，澳大利亚科学家理查德·马歇尔和约翰巴伯等人使用5米长的导轨炮，配备了高达1.6兆安电流、550兆焦耳功率的强大发电机，从而将3.3克的弹丸射出了5900米/秒的高速。这速度相当于二战中德国电磁炮的近6倍，初步具备了强杀伤力。

随即，美国国防部成立专门机构对电磁炮进行研究。时值冷战后期，里根政府提出了“星球大战”计划，轨道炮被作为其中重要的一环，用于摧毁苏联的核导弹。据称1980年美军的电磁炮已经能把300克的炮弹加速到每秒4公里，而在真空中这个秒速可能达到10公里，即30倍音速。

随着冷战结束，苏联倒台，电磁炮似乎再无用武之地。然而美国还是在1992年首次进行了电磁炮的靶场试验，其炮弹口径90毫米、炮口动能900万焦。2005年，美国海军重启电磁炮研究，截止2010年投放2.11亿美元。

（美国海军的轨道炮）

2010年9月，美国通用原子公司研制的防空型轨道炮成功进行测试，飞弹的加速度达到6万倍重力，飞行速度达5倍音速（约每秒1700米）。同年12月，美国海军的轨道炮在试验中，重23磅（约10.4公斤）的铝制弹丸，以5倍音速命中200公里外目标，动能高达3000万焦耳。据称，这款电磁炮将于2025年前正式配备于军舰上。而该项目的最终目标则是6400万焦耳，使得射程达到300公里以上。2014年4月10日，美国海军更宣布将在2016年启动海上试射，发射音速七倍的高速轻型炮弹。

熊掌利器：俄罗斯电磁武器

事实上，并非只有美国一家在研发轨道炮。早在苏联时代，毛熊们在电磁炮领域也和美国展开了竞争。早在1978年，苏联科学家便采用电磁炮技术，将一个2克的金属环加速到每秒5公里。当然，他们采用的不是轨道炮，而是线圈炮设计。

2016年7月，俄罗斯科学家设计的轨道炮，在俄罗斯科学院高温联合研究所进行了首次发射。本次弹丸的速度达到了每秒11公里，超过了第一宇宙速度（每秒7.9公里）。与美军不同的是，俄罗斯宣称该技术用于航天事业。11公里的秒速足以使得弹丸成为地球卫星，不过尚不足以使弹丸摆脱地球引力进入太空。当然，航空科技与军事技术本身就是息息相关，谁也不能担保俄罗斯这款轨道炮就不能用于发展武器。

在近期另一个公布的视频中，俄罗斯透露了一款“外形粗糙而威力巨大”的轨道炮，其弹丸穿透了厚厚的钢板。

荧幕之光：影视作品中的轨道炮

尽管实际中的电磁武器研发遭遇诸多瓶颈，但在科幻家们的笔下，这一概念却早已实体化。就如同激光枪、激光炮一样，在科幻影视中，电磁轨道武器比比皆是。

近来较为著名的，当然是2009年的电影《变形金刚2》。剧中，当美军团营级部队与汽车人联合，对数十个霸天虎展开会战时，美军驱逐舰上便发射了轨道炮，将正在攀爬金字塔的霸天虎“大力神”轰得四分五裂。

在日本科幻大作《银河英雄传说》中，双方战舰都装备了轨道武器，其中战舰装备的叫“轨道炮”，帝国驱逐舰装备的叫“轨道枪”。两者的共同特点是都属于近距离作战武器，只有贴近敌舰时发射才能生效，射程远少于激光和导弹。

而更厉害的轨道武器出现在90年代施瓦辛格主演的《蒸发密令》中。剧中州长手持的电磁武器，首先是轻型化，能够单兵持有，其次是离子化，发射的是极为细小的铝块，同时能量极高，竟能把铝块加速到接近光速。这样一来，铝粒基本离子化，于是电磁轨道武器又成为粒子束武器，威力无穷。