Blockdit Logo (Mobile)
Antfield
•
27 ม.ค. เวลา 03:00 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี

จะเป็นยังไงถ้ากระสุนปืนใหญ่นำวิถีด้วยดาวเทียม ถูกยิงออกไปด้วยความเร็ว 7 เท่าความเร็วเสียง

มันก็จะกลายเป็นกระสุนปืนใหญ่ที่มีรัศมีการยิงไกลเกือบ 260 กิโลเมตรที่พุ่งเข้าหาเป้าหมายด้วยความเร็ว 2.3 กิโลเมตรต่อวินาที ด้วยความแม่นยำในระดับคลาดเคลื่อนไม่เกิน 15 เมตรจากเป้าหมาย!!
ก่อนจะเข้าเรื่องขอนำทุกท่านไปรู้จักกับ M982 Excalibur กระสุนปืนใหญ่นำวิถีด้วยดาวเทียมของกองทัพสหรัฐฯ ผลงานการพัฒนาร่วมกันระหว่าง Raytheon และ BAE Systems ในการทำให้กระสุนปืนใหญ่ 155 มม. วิ่งเข้าหาเป้าหมายได้อย่างแม่นยำในระยะคลาดเคลื่อนไม่เกิน 4 เมตรด้วยอัตรายิงเข้าเป้า 92% จากฐานยิงที่ห่างออกไปไกลกว่า 70 กิโลเมตร
2
สำหรับเป้านิ่งแล้วเรียกได้ว่าแม่นราวจับวาง ช่วยลดความเสี่ยงต่อหน่วยทหารราบในแนวหน้าจากการยิงสนับสนุนจากหน่วยปืนใหญ่
ด้วยครีบปรับทิศทางที่จะกางออกเมื่อกระสุนลอยออกจากปากกระบอกปืนใหญ่ไปเกือบถึงจุดสูงสุด ก่อนที่จะได้รับสัญญาณนำวิถีผ่านระบบ GPS ทำให้แน่ใจได้ว่ากระสุนจะบินไปตกลงเหนือเป้าหมายได้อย่างแม่นยำโดยไม่ต้องมีการยิงทดสอบตำบลกระสุนตก
ซึ่งกองทัพสหรัฐฯ นั้นยังมีแนวคิดต่อยอดในการพัฒนากระสุนปืนใหญ่นำวิถีนี้ โดยในปี 2012 กองทัพเรือสหรัฐฯ ได้ประกาศแผนการพัฒนาโครงการ "dream shell" เพื่อพัฒนาปืนใหญ่แม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อ electromagnetic rail guns หรือ coil guns เพื่อที่จะทำการยิงกระสุนปืนใหญ่นำวิถีออกไปด้วยความเร็ว 5 เท่าความเร็วเสียง
1
ก่อนจะใช้ระบบนำวิถีด้วย GPS เพื่อควบคุมให้กระสุนพุ่งเข้าหาเป้าหมายได้อย่างแม่นยำและรวดเร็วเกินกว่าที่ระบบป้องกันขีปนาวุธและกระสุนปืนใหญ่ของศัตรูจะรับมือได้
แต่แล้วในปี 2021 กองทัพสหรัฐฯ ก็ถอดใจยอมแพ้ในการพัฒนาปืนใหญ่แม่เหล็กไฟฟ้าและก็ไม่มีข่าวคราวของโครงการ "dream shell" อีกเลย
3
ถามว่าทำไมถึงเป็นแบบนั้น ก็ต้องมาดูหลักการของทำงานของกระสุนปืนใหญ่นำวิถีกันก่อนว่ามันพุ่งเข้าหาเป้าหมายอย่างแม่นยำได้ยังไง
คอนเซปของกระสุนปืนใหญ่นำวิถีด้วยดาวเทียม
จากรูป: เมื่อกระสุนลอยมาจนเกือบถึงจุดสูงสุดตัวครีบก็จะกางออกและระบบนำวิถีด้วยดาวเทียมก็จะเริ่มทำงานในการควบคุมให้กระสุนลอยไปตกลงเหนือเป้าหมายเพื่อเพิ่มอำนาจทำลายล้างสูงสุด
โดยหัวใจก็คือระบบนำทางที่ติดตั้งอยู่ในส่วนหัวของกระสุนปืนใหญ่ที่คอยรับสัญญาณระบุตำแหน่งจากดาวเทียมและส่งสัญญาณไปยังครีบที่ทำหน้าที่ควบคุมทิศทางของกระสุนเพื่อนำทางกระสุนไปยังเป้าหมาย
1
ส่วนประกอบภายในของกระสุน Excalibur
ระบบนำทางนี้ก็คือชุดอุปกรณ์อิเล็คโทรนิคที่มีทั้งแผงวงจรไฟฟ้าและชิปประมวลผล ที่แม้จะถูกยิงออกไปจากปืนใหญ่ด้วยความเร็วสูงก็ทำงานได้ไม่มีปัญหา
2
แต่เรื่องราวจะไม่เป็นแบบนั้นหากถูกยิงออกไปจากปืนใหญ่แม่เหล็กไฟฟ้า ทั้งนี้เพราะหลักการในการทำความเร็วสูงลิบให้กับกระสุนที่ยิงออกไปจากปืนใหญ่แม่เหล็กไฟฟ้านั้นอาศัยแรงทางแม่เหล็กไฟฟ้าในการดีดส่งกระสุนออกไปจากปืนใหญ่
2
หลักการของปืนใหญ่แม่เหล็กไฟฟ้า
อันจะทำให้ชุดอุปกรณ์อิเล็คโทรนิคนี้ต้องไปอยู่ภายใต้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าความเข้มสูงที่จะเผาให้วงจรไฟฟ้าและชิปประมวลผลให้กลายเป็นซากขยะอิเล็คโทรนิค และกระสุนปืนใหญ่ก็จะไม่เหลือความสามารถในการนำวิถีอีกต่อไปทันทีที่พุ่งออกจากปากกระบอกปืน
2
ครั้นจะติดตั้งฉนวนป้องกันสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เจ้าฉนวนนี้ก็จะกันสัญญาณที่ส่งมาจากดาวเทียมไปด้วยทำให้ระบบนำทางไม่สามารถสื่อสารกับดาวเทียมเพื่อติดตามตำแหน่งได้ สุดท้ายก็ไม่สามารถนำทางได้อยู่ดี
3
รวมถึงกระสุนที่พุ่งออกไปด้วยความเร็วที่สูงมาก เมื่อเจอกับแรงต้านอากาศก็จะทำให้กระสุนร้อนจัดจนทำให้อุปกรณ์อิเล็คโทรนิคเสียหายได้อีก
2
ซึ่งความฝันที่อเมริกายอมแพ้ไปแล้วนี้กลับถูกจีนนำเอาไปพัฒนาจนสำเร็จได้แล้ว โดย South China Morning Post ได้รายงานเมื่อไม่กี่วันมานี้ว่า ทีมนักวิทยาศาสตร์กองทัพเรือของจีนประสบความสำเร็จในการพัฒนากระสุนนำวิถีที่ใช้กับปืนใหญ่แม่เหล็กไฟฟ้า
3
หน้าตาของปืนใหญ่แม่เหล็กไฟฟ้าที่ติดตั้งบนเรือ
โดยทีมนักวิจัยจาก National Key Laboratory of Electromagnetic Energy จาก Naval University of Engineering ได้ตีพิมพ์ผลงานในวารสารของมหาวิทยาลัย
ซึ่งมีรายละเอียดเทคนิคการออกแบบเพื่อเอาชนะความท้าทายที่กล่าวมาข้างต้น อย่างเช่น การแก้ปัญหาเรื่องระบบนำวิถีนั้นทีมได้ออกแบบเสาอากาศแยกออกจากส่วนระบบนำวิถีที่อยู่ในฉนวนป้องกันสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
1
ส่วนการป้องกันความร้อนจากแรงต้านอากาศที่เสียดสีกับตัวกระสุนนั้นทีมวิจัยก็ออกแบบฉนวนกันความร้อนที่ใช้วัสดุ Areogel ที่มีใช้งานอยู่ในท้องตลาด
2
ตูมเดียวหาย ยิงแม่นและไกลมาก
รวมถึงความท้าทายในการพัฒนาอัลกอลิธึมของระบบนำวิถีในการคำนวนผลจากปัจจัยภายนอกที่ส่งผลต่อวิถีกระสุนทั้งความเร็วลม, ความแตกต่างของความหนาแน่นอากาศที่ความสูงต่าง ๆ เพื่อให้ระบบนำทางยังสามารถนำทางไปยังเป้าหมายได้แม้จะขาดสัญญาณแจ้งตำแหน่งจากดาวเทียม GPS
1
ในรายงานระบุว่ากระสุนปืนใหญ่ที่พัฒนาขึ้นมานี้มีความเร็วต้นสูงถึง 7 เท่าความเร็วเสียงและมีความแม่นยำในระดับคลาดเคลื่อนไม่เกิน 15 เมตรจากเป้าหมาย แม้จะฟังดูไม่แม่นเท่ากระสุน Excalibur แต่ก็เพียงพอสำหรับสำหรับเป้าใหญ่เคลื่อนที่ช้าอย่างเช่น เรือรบ หรือพวกเป้านิ่ง
1
ด้วยความเร็วต้นออกจากปากกระบอกที่สูงมาก นั่นทำให้ระยะยิงของปืนใหญ่แม่เหล็กไฟฟ้านี้อาจไกลถึง 260 กิโลเมตรเลยทีเดียว
กระสุนยิ่งวิ่งออกจากปากกระบอกปืนเร็วมากเท่าไหร่ ระยะยิงก็มากขึ้นตาม
ทั้งนี้ความแม่นยำที่ยังดูน้อยกว่ากระสุน Excalibur นั่นก็เพราะด้วยความเร็วกระสุนที่สูงมาก การควบคุมทิศทางให้ได้อย่างแม่นยำนั้นนับว่ามีความท้าทายอย่างมาก เพราะกระสุนนี้วิ่งด้วยความเร็ว 2.35 กิโลเมตรต่อวินาทีย้ำว่าต่อวินาที ทำได้ขนาดนี้ก็ถือว่าน่าทึ่งมาก
1
** แล้วมันดีกว่า Hypersonic missile ยังไง? **
แน่นอนว่า Hypersonic missile นั้นน่ากลัวเพราะมันเร็วและมีระยะทำการที่ไกลกว่าปืนใหญ่มากแม้ว่าจะเป็นปืนใหญ่แม่เหล็กไฟฟ้าก็ตาม
1
แต่ Hypersonic missile ก็ยังมีข้อจำกัดคือต้นทุนต่อลูกที่สูงกว่ามาก และความเร็วต้นที่ต้องใช้เวลาในการทำความเร็วกว่าจะไปถึงความเร็วเหนือเสียงระดับ Hypersonic ได้ ไม่เหมือนกระสุนปืนใหญ่ที่ออกจากปากกระบอกก็ 7 เท่าความเร็วเสียงเลย
4
ดังนั้นแล้วในระยะไม่เกิน 200 กิโลเมตรกระสุนปืนใหญ่นำวิถีด้วยดาวเทียมที่ยิงด้วยปืนใหญ่แม่เหล็กไฟฟ้านี้นับว่าน่ากลัวมาก ด้วยความแม่นยำและความเร็วที่สูงมากเกินกว่าที่ระบบป้องกันขีปนาวุธและกระสุนปืนใหญ่ในปัจจุบันจะรับมือได้
1
ซึ่งถ้าจีนพัฒนาได้สำเร็จจริงตามอ้างแล้วละก็ คงถือได้ว่าเป็นการเสริมสร้างอำนาจทางทหารได้มากเลยทีเดียว
3
ก่อนจากกันวันนี้ฝากให้ลองคิดกันเล่น ๆ กับโจทย์ฟิสิกส์ ม.ปลาย ;)
สีแดงกับสีดำ กระสุนเร็วเท่ากันไหมน้า?
ปืนใหญ่แม่เหล็กไฟฟ้าที่เล่ามานี้(เอาของจีนละกัน) เมื่อทำการยิงที่ระยะยิงไกลสุดกระสุนจะใช้เวลากี่วินาทีในการพุ่งไปถึงเป้าหมาย?

ดูเพิ่มเติมในซีรีส์

โฆษณา