¿Cómo haría alguien con superpoderes eléctricos un cañón de riel?

Actualmente, la fuente de alimentación no es la razón por la que no estamos corriendo con cañones de riel: es un problema de ingeniería.

Primero hagamos algunas suposiciones sobre nuestro usuario avanzado:

1. No se aplica la tercera ley de Newton (sin fuerza de reacción)
2. Nuestro súper puede generar corrientes cerradas fuera de su propio cuerpo, que se comportan de manera muy similar a un rayo (el rayo produce un plasma, lo que permite una corriente mucho más alta que cualquier cosa que conocemos, excepto los superconductores)
3. Nuestro súper puede pensar muy rápido o puede "preprogramar" su poder (por ejemplo, hacer X, 3 nanosegundos después hacer Y)

La razón por la que los cañones de riel no funcionan es porque no podemos acelerarlos lo suficiente. Hacerlo requiere una corriente muy alta en nuestros electroimanes.

Se requiere la superpotencia para solucionar ese problema. Así que harás una serie de imanes realmente poderosos, utilízalos para acelerar la bala (o la barra de hierro, o lo que sea que dispares). El requisito de cambio rápido se debe a que debe apagar cualquier campo magnético detrás de la bala, o lo reducirá.

Parecerá que haces anillos de relámpagos, luego pasas una bala o lo que sea a través de ellos, cancelando los anillos a medida que se mueve a través de ellos.

La razón por la que querremos no tener la tercera ley de Newton es porque nuestros anillos de rayos flotan libremente. Si tuviéramos una fuerza de reacción, los empujaría fuera de la alineación y los interrumpiría empujando todas las partículas cargadas del plasma fuera de él.

Un problema un poco obvio: en realidad no podemos hacer un muy buen trabajo en la fabricación de un cañón de riel en este momento , incluso con acceso a mucho dinero, energía, talento de ingeniería y fabricación de alta calidad y alta precisión. A menos que tu amigo también tenga superpoderes de maquinista, cualquier arma que fabrique probablemente será un lanzador de proyectiles menos efectivo que un arma que probablemente podría comprar.

Sin embargo, veamos qué podemos hacer.

Digamos que, para empezar, queremos algo que sea al menos tan capaz como una pistola normal. Nuestra pistola teórica dispara un proyectil de 10 g a unos 400 m/s (compárelo con un parabellum de 9 mm, que es más como 8 g y 380 m/s). Quieres un "cañón de brazo", no estoy seguro de qué tan grande es, pero digamos que tiene un cañón de 25 cm (entonces, un cañón de antebrazo, en realidad). Para alcanzar la velocidad deseada, necesita una aceleración de 3,2x10 ⁵ m/s ² (alrededor de 2/3 de la aceleración que obtiene la bala de 9 mm). En una bala de 10 g, esto necesita una fuerza de 3,2 kN.

Un cañón de riel funciona al tener un campo magnético que apunta en una dirección, un campo eléctrico en ángulo recto con eso, y allí la interacción produce una fuerza en el proyectil en ángulo recto con ambos. El par de rieles apuntan al objetivo, el proyectil se encuentra entre ellos y golpeas una corriente masiva a través de los dos (ten en cuenta que dije corriente , no voltaje ). También necesita una carga de imanes por encima y por debajo de los rieles para proporcionar el campo magnético. Estos probablemente serán electroimanes, y también deberá alimentarlos con una cantidad generosa de corriente.

El modelo más simple (e incorrecto, pero servirá aquí) de un cañón de riel dice que$F = I\ell \times B$, o la fuerza es la corriente multiplicada por la longitud del barril multiplicada por la fuerza del campo magnético. Un electroimán con núcleo de hierro puede tener una fuerza de campo máxima de 1,6 tesla, aunque los materiales alternativos pueden aumentar un poco. Un ejemplo del mundo real de un imán adecuado sería quizás GMW 3470, que mide unos 38*28*23cm, y pesa más de 30 kilos. Puede desarrollar más de 1.6T y solo cuesta unos pocos miles de dólares. Es un kit científico de muy alta calidad, por lo que tal vez uno más industrial sea un poco más barato y liviano, pero apuesto a que las cifras están en el estadio correcto. No estoy seguro de si podrá ejecutarlo a un nivel de potencia lo suficientemente alto para un imán de cañón de riel. También dice que necesita refrigeración por agua si funciona a alta potencia. No es del todo adecuado, ya que sería difícil colocar suficientes de ellos en el espacio de su barril para proporcionar un campo magnético uniforme de suficiente fuerza. Por supuesto, puede usar imanes más livianos, más compactos y menos potentes, pero deberá aumentar la corriente para compensar. Realmente, necesitas algunos superconductores a temperatura ambiente, y eso es un conjunto completamente nuevo de superpoderes.

Para proporcionar la fuerza requerida sobre la longitud dada, necesitamos una corriente de 8kA (más de 20 a 40 veces más corriente que un potente equipo de soldadura MIG portátil). El proyectil sale con 800 julios de energía cinética. Se tarda 1/800 de segundo en salir del cañón, lo que significa que su arma debe desarrollar una potencia de 640kW mientras funciona, si es 100% eficiente, lo cual no será. El despilfarro aparecerá como calor, aunque no calcularé cuánto en este momento.

Incluso con este diminuto cañón de riel de juguete, puede ver que los requisitos de potencia son bastante exigentes. Claro, todos esos kilovatios y kiloamperios solo deben suministrarse durante un período de tiempo muy breve, pero encender y apagar todo eso con precisión y evitar efectos de timbre desagradables (los imanes que se descargan pueden sorprender a su amigo, lo que podría ser vergonzoso) es todo un desafío. , por lo que no tenemos cañones de riel en este momento. Sus rieles deben mecanizarse con tolerancias muy altas, ya que deben contactar perfectamente con el proyectil, sin espacios de aire porque eso dará como resultado un arco que desperdiciará potencia y dañará el cañón de riel. Su bala desgastará un poco los rieles de todos modos, lo que resultará en un arco lo suficientemente pronto. Si la bala se atasca, corre el riesgo de soldarse a los rieles arruinando inmediatamente el arma. Los rieles deben estar muy firmemente arriostrados para evitar que las fuerzas de reacción los doblen, lo que provocará el desgaste o la separación del riel y la bala, lo que generará más arcos. Un arco de 8kA va a tostar cosas con bastante rapidez, por lo que los diseños actuales de cañones de riel del mundo real necesitan cambiar los rieles con regularidad (por lo que necesita poderes de supermaquinista, para hacer muchos reemplazos de alta calidad).

Tenga en cuenta que la potencia promedio requerida para el cañón de riel (nuevamente, con una eficiencia inverosímil del 100 %) es de 800 W, asumiendo una velocidad de disparo de una ronda por segundo (se escalará linealmente con la velocidad de disparo). Esa es una potencia de salida similar a la de un atleta aeróbico serio. No sé cómo planeas potenciar tus poderes, pero si quieres tender hacia el realismo, necesitará comer bien y se cansará rápidamente en el combate, especialmente si está haciendo algo más que quedarse parado disparando .

Veamos la alternativa. Use una pistola común o de jardín, lista para usar, si está disponible; de ​​lo contrario, un rifle o una escopeta deberían ser un poco más fáciles de obtener. Solo dispara a la gente. Barato, fácil, todos los problemas de mecanizado se resuelven para usted y la producción en masa significa que los costos son bajos. No pesan decenas de kilogramos y no necesitan refrigeración por agua. Si se rompe o lo pierdes siempre puedes comprar o robar otro. ¿Quieres usar armas eléctricas? hacer como un taser y usar las manos, y tal vez algo pesado arrojando cables.

Podría hacer uno y podría dispararlo, pero habría problemas.

Verá, aunque podría dispararlo, sería un arma de emergencia de un solo disparo, ya que el retroceso sería realmente tremendo. Como en "disparar mientras está de pie es igual a una muñeca / hombro roto" estupendo. Sería como un niño de ocho años disparando una escopeta de calibre 12 (créanme, no es bonito).

Además, vale la pena mencionar que incluso si el retroceso no lo golpea la próxima semana, el arma aún sería un arma de 1 (posiblemente 2) disparos; Una de las principales razones por las que los cañones de riel no se usan hoy en día es porque los rieles conductores se desgastan extremadamente rápido.