Što je željeznički pištolj?

Tračnički pištolj, ili jednostavnije, railgun, koristi magnetsko polje koje pokreće električna energija kako bi ubrzao projektil. Iako su osnovne ideje u temelju konstrukcije tračničkog topa jednostavne, ispaljivanje tipičnog projektila za tračnički top rezultira ogromnom odbojnom silom. Rezultat je to
tračnički top se mora servisirati nakon gotovo svakog hica, što ga čini manje praktičnim od konvencionalnih projektila. Oni također zahtijevaju vrlo veliko napajanje, sposobno pružiti milijun ili više ampera struje, što otežava stvaranje prijenosnih željezničkih topova.

Tračnički pištolj sastoji se od dvije čvrsto usidrene paralelne metalne tračnice, spojene na električno napajanje. Projektil sposoban provoditi električnu energiju postavljen je između tračnica, dovršavajući krug. Budući da su električno nabijene, metalne tračnice se ponašaju kao elektromagneti, stvarajući magnetsko polje koje kruži oko svake tračnice. Jedno polje se kreće u smjeru kazaljke na satu oko svoje tračnice, drugo u smjeru kazaljke na satu, stvarajući magnetsko polje između koje stvara neto silu paralelnu s tračnicama, daleko od izvora napajanja. Projektil se ponaša kao svaka nabijena žica u električnom polju, doživljavajući silu okomitu na smjer struje i smjer magnetskog polja. To se zove Lorentzova sila.

Kada je električna struja vrlo jaka, projektil, podvrgnut snažnim silama, ubrzava se do kraja tračničkog pištolja nasuprot izvora napajanja i izlazi kroz otvor. Krug, tako prekinut, prekida protok električne struje. Projektil mora ostvariti fizički kontakt s tračnicama tijekom ubrzanja. Ako se projektil kreće dovoljno brzo, samo trenje može ozbiljno oštetiti ili čak ispariti tračnice, bez dovoljno jakih materijala. Također, ako tračnice nisu sigurno pričvršćene na stabilnu površinu, mogu se razdvojiti snažnim energijama unutar tračničkog pištolja.

Vojska Sjedinjenih Američkih Država uložila je mnogo milijuna dolara u istraživanje željezničkih topova i razvijeni su mnogi uspješni prototipovi koji posjeduju vrlo velike brzine njuške, reda veličine 3.5 km/s (2.17 mps), otprilike 3 puta brže od moderne puške. Međutim, ovi dizajni zahtijevaju velike izvore napajanja, a održavanje ostaje problem. Američka ratna mornarica izrazila je interes za željezničke topove zbog njihovog neeksplozivnog streljiva, ali oni nisu ušli u uobičajenu upotrebu. Jedno predloženo rješenje problema trošenja tračničkih topova je ideja korištenja vrlo malih projektila ubrzanih pri vrlo velikim brzinama, dizajn koji se ponekad naziva iglom.

O željezničkim puškama se također raspravljalo u kontekstu miroljubivih primjena kao što je putovanje u svemir. Vrlo dugi tračni top, ili masovni pogon, mogao bi se koristiti za ubrzanje nosivosti kako bi se izbjegla brzina za troškove daleko jeftinije od kemijskih raketa. Jedan nedostatak je velika početna ulaganja potrebna za izgradnju takvog masovnog pokretača. Za stvaranje masovnog pokretača koji ubrzava projektil da izbjegne brzinom prihvatljivom za ljudske putnike (~2 gs), bila bi potrebna cijev duljine ~50 km (30 milja). Druga potencijalna primjena željezničkih topova može biti u areni nuklearne fuzije, gdje su potrebni ogromni pritisci i temperature da bi se atomske jezgre spojile zajedno.