Geleceğin silahları: Railgun

Hakan KILIÇ

Her ne kadar Türkçeye “Elektromanyetik Top Sistemi” olarak çevrilmiş ve “EMT” olarak kısaltılmış olsalar da “Electromagnetic Railgun” sistemlerini sadece bir topçu sistemi olarak görmek onları küçümsemek olur. Oysa topçu sistemleri, uçaksavarlar ve hatta füze savunma sistemlerinin çok ilerisinde olacakları düşünülmektedir. Balistik Füze Savunma sistemi veya anti-uydu füzeleri (ASAT) gibi anti-uydu sistemi olarak bile kullanılmaları yani teknik anlamda bir topa benzeyen, mühimmat fırlatan sistemin alçak yörüngede (LEO) gezen uyduları dahi vurması hayal edilmektedir. Bunlara ilaveten aşağıda anlatacağım gibi barutlu sistemlerden tamamen farklı prensiplerle çalıştıklarından ötürü “Elektromanyetik Top Sistemi-EMT” demek ne kadar doğrudur tartışılır.

İnsanın doğasında olan ve diğer sebeplerin bahane edildiği aslında kısıtlı kaynakları paylaşmak sebebi ile çıkan savaşlar insanlık tarihi kadar eskidir. Savaşlar kadar eski olan savaş araç ve gereçleri de teknoloji ve bilimin ilerlemesine paralel olarak bazen de 2.Dünya Savaşı’ndaki gibi bizzat teknolojinin ilerlemesine öncülük ederek gelişmiştir. At, atlı araba, mızrak, ok ve mancınık gibi birçok ilkel platform ve silah sistemi barutun icadı ve ateşli silahlardan sonra yerlerini top, tüfek, makinalı tüfek gibi silahlara bırakmıştır. Bu süreç aradaki yüzyılları atlayarak tank, uçak, gemi, denizaltı derken füzelere kadar çeşitli platformlar ve silah sistemlerine kadar gelmiştir. Dikkat ederseniz hep savaş tarihinde çığır açan objelerden örnek verdim.

İşte EMT olarak kısaltacağımız Elektromanyetik Top Sistemi aslında topçu veya uçaksavar sistemlerinin 21.yüzyıldaki modern bir versiyonu değildir. Yukarıdakiler gibi çığır açan ve tamamen yeni bir silah sistem daha doğrusu platformudur. Çünkü şekil olarak biraz top sistemlerine benzemeleri ve mühimmat fırlatmaları haricinde çalışma prensibi olarak top ve topçu sistemleri ile benzerlikleri yoktur. Hatta o kadar ki EMT’leri bir cümle ile özetlemek gerekirse barutlu topçu sistemlerini tarihe gömecek yeni top sistemidir de diyebiliriz.

İsterseniz fikir geliştirme süreci yarım asırdan fazla olan EMT’lerin gelişim tarihini bir kenara bırakarak önce çalışma prensiplerine sonrada Türkiye ve dünyadaki gelişmelere bakalım.

ELEKTROMANYETİK TOP SİSTEMİ-EMT’LERİN ÇALIŞMA SİSTEMİ

Konvansiyonel top veya uçaksavar sistemleri bir namlu içinde bulunan merminin arka kovan kısmındaki barutun ateşlenmesi sonucu oluşan patlamanın namlu içinde sıkışmış mermi çekirdeğini basınç etkisi ile fırlatmasından ibarettir. EMT’ler de ise ne barut ne de bir patlama söz konusudur. Bu yüzden yukarıda EMT’ler için topların devamı olmadıklarını yepyeni bir sistemi olduklarını söyledim.

EMT’lerde iki iletken ray/levha arasında bir armatür üzerine yerleştirilen merminin elektromanyetik güç kullanılarak raylar üzerinden namludan fırlatılması söz konusudur. Bu namlu silindir olmak zorunda değildir, dış kısmı dikdörtgen bile olabilir. Merminin kovanı veya barutu olmadığı gibi tamamı çelik veya alaşımı farklı bir yapı olabilir. Normal top veya yüksek kalibreli uçaksavar mermilerinden farklı olarak merminin istikrarlı bir uçuş yapması için ilk örneklerde genelde kuyruk kısmında küçük kanatçıkları olduğunu görmekteyiz. Dolayısıyla silindir gibi yuvarlak bir yüzeyi olmayan mühimmatın/merminin namludan sağlıklı çıkışını sağlamak için top sisteminde dışarı atılan boş kovan gibi burada da mermi bir koruyucu parçalar içine yerleşir. Namludan çıkar çıkmaz önce onu iten armatür sonrada etrafındaki bu parçalar rastgele dağılarak mermi kabuğundan yani etrafındaki koruyucu metallerden kurtulmuş olur ve uçuşa tek başına devam eder.

Peki mermiye bu gücü veren nedir? Bahsettiğim levhalara “+”, “-“ yönlü verilen ve megawat’ları bulan çok yüksek elektrik enerjisi bir elektromanyetik alan oluşturur. Mermi/mühimmat namluya arkadan sürülüp armatür yerleştirildikten sonra elektrik enerjisi verildiğinde mermiyi de iten/taşıyan armatür üzerinden iki metal ray üzerindeki elektrik devresi “+”dan “-“ ye doğru tamamlanınca oluşan çok yüksek elektromanyetik alan enerjisi sağ el kuralı diye hatırladığımız Lorenz kuvvetini oluşturur. Hatırlayacağınız üzere Lorenz Kuvvetti sağ elimizdeki mantıkla parmaklarımız çevresindeki akımın baş parmağımızı ileri doğru açtığımızda onlara dik yönde oluşan kuvvettir. Akım manyetik alana dik olan Lorentz kuvvetini yani armatürü güç kaynağından raylara paralel olarak uzaklaştıran bir kuvvet oluşturur ve mermi/mühimmatı hızla iter.

Ne kadar bir hızdan bahsediyoruz? Amerikalılar, Çinliler hatta biz yani ASELSAN Tufan EMT ile 6 Mach yani 7000 km/s üzeri bir hıza ulaştılar. Peki dünyada mermi hızı bunun yarısına dahi yaklaşan barutlu bir sahra topu veya namlunu top sistemi var mı? Tabi ki yok. Burada aklınıza şu gelebilir; küçük bir metal mermi örneğin tanklara uygulandığını farz edelim bir tank mermisi kadar veya içinde (burnunda) patlayıcı barındıran bir mermi kadar etkili olur mu? Dolayısı ile EMT’lerin fırlattığı bir insan kolu, bacağı kadar olan metal mühimmat ne işe yarayacaktır? Resimde elimde tuttuğum EMT mermisine dikkat ediniz.

Öncelikle EMT mühimmatlarının özellikle uçaksavar ve füzesavar olarak kullanılabilmesi için parça tesirli veya güdümlü hale getirilmesi gibi çalışmalar yapıldığını, mermi kalibrasyonu ve çeşitli mühimmat çeşitleri üzerine dünyada ve Türkiye’de birçok projenin devam ettiğini söyleyebilirim. Şüphesiz EMT’ler henüz olgunlaşmış bir silah sistemi değildir. Her ne kadar aşağıda bahsedeceğim üzere ABD ve Çin test amaçlı olarak savaş gemilerine yerleştirmiş olsalar da dünyada seri üretime geçmiş ve envantere alınmış bir EMT yoktur.

Şimdi soruya cevap verecek olursak: Evet, o küçücük mermi içinde barut veya ucunda bir patlayıcı olmasa bile mesele bir tankı, uçağı imha etmek veya gemiye ölümcül zarar vermek ise çekirdeğinde patlayıcı madde olan bir tank veya uçaksavar mermisi kadar etkilidir. Bunun tek sebebi ise kinetik enerji yani hızlı olmasının verdiği enerji ve güçtür.

Bunu şöyle anlatayım: Böyle bir teste tabi ki şahit olmadım. Fakat gerek Youtube’daki videolar gerekse IDEF-17 savunma sanayi fuarında ASELSAN-Tufan EMT’yi yapan mühendislerimiz ile olan sohbetlerim ve web kaynaklarımdan okuduklarımız bunu iddia ediyor. Ancak başka bir gözlemimden bahsetmek istiyorum. Dinozorlar çağının sona erip buzul çağının başlamasının dünyaya dev bir asteroidin çarpması ile gerçekleştiği teorisinin ispatlandığını anlatan bir belgesel izlemiştim. Belgesel yeni çekilmiş çünkü bunun delileri bulunalı birkaç yıl olmuş ve yabancı bir belgesel kanalında (Discovery Science Channel) yayınlandı. Dünyayı kaplayan siyah bulut takası ve Kuzey Amerika Kıtası’nın yarısını kaplayan tsunami dalgasının Meksika Körfezine düşen 90 metre çapındaki bir asteroidin sebep olduğunu ayrıntıları ile anlatırken körfezi dibinde deniz yüzeyindeki jeolojik delillerden başka bu kadar küçük bir kayanın nasıl olup da yüzlerce termonükleer bomba etkisi yaptığını anlatmak istiyor ve etki gücünün kütlesi ve hızı ile doğru orantılı olduğunu anlatıyordu.

Seyirciye bunu ispatlamak isteyen bilim insanı ABD’de bir laboratuvara gitti. Burada küçük bir deneysel EMT vardı. Test için yerleştirilen hedefe deniz yüzeyini temsilen sarı kum, üstüne de deniz suyunu temsili mavi boyalı kum konuldu. EMT’ye ise leblebiden daha küçük ancak bir mercimek büyüklerinde çelik bir bilye kondu. Dikkat edin! Sadece mercimek kadar bir bilye ve sadece EMT gücü ile fırlatılmadan bahsediyorum. Bilye fırlatıldıktan sonra yapılan ve benim de şahit olduğum gözlemler şunlar; kum havuzunda hiçbir patlayıcı madde olmadığı halde özel kameralarla çekilen görüntülerde yavaş çekimde de açıca görülecek şekilde bilye kuma çarptığı anda yüksek sıcaklık meydana gelerek kum üzerinde bir patlama meydana geldi. Aslında bu bir patlama değildi. Sadece yüksek hızın getirdiği kinetik enerjinin ısı enerjisine dönüşmüş hali idi. Şimdi bunu 90 metrelik ve 30-40 Mach hızla gelen bir meteor için düşünün. Esas konumuzu ilgilendiren kısmı ise şu: bilyenin çarptığı yerdeki kum taneleri ısıdan cama dönüşmüştü. Sanırım EMT’de küçücük bir bilyenin yaptığını gördüğünüze göre kolumuzun yarısı kadar bir EMT mermisinin bir füzeyi veya uçağı veya hafif zırhlıyı, güçlendirilmiş merminin ise bir tankı delip geçebileceği konusunda tereddüttünüz kalmamıştır.

EMT’ler bugün 300 km irtifaya çıkmıştır ve gelecekte alçak yörüngedeki uyduları vurmayı hayal etmektedir. Çin ve ABD savaş gemilerinde baş topu yerine kullanmak üzere testlere başlamıştır. Ancak burada bir fark vardır. Savaş gemilerinin baş topu kara ve deniz hedefleri için kullanılmaktadır. Ağır top mermisi atmaktadır. Oysa yerine konan EMT ise hem daha küçük hem de kat kat hızlı ve daha uzun menzile sahip EMT mermisi kullandığından bunlara ilave olarak gelecekte kara ve deniz hedeflerine ilaveten gemilerde hava ve füze savunma silah sistemi olarak da görev yapacaktır.

TOPÇU VE NAMLULU UÇAKSAVAR SİSTEMLERİNDEN FARKLARI

Yukarıda az çok bahsettiğimiz farkların tamamını maddeler halinde ve özet olarak sıralamak istiyorum.

-Menzil ve hızları kıyas dahi edilemez. 300 km irtifa, daha fazla menzil, 7-8 Mach (ses hızı) gibi değerlerden bahsedilmektedir. Çünkü çok yüksek güç ile fırlatılırlar. Ayrıca küçük ve hafif olmaları da sürtünme kuvvetini azalttığı için bununla direk ilgilidir.

-Barutlu sistemlerden farklı olarak mermi EMT namlusunda yol aldıkça hızlanır. Yani itkisini elektromanyetik enerjiden aldığı için namlu ne kadar uzun ise o kadar daha hızlı bir mermi çıkışı olur.

-Mühimmat çok daha küçük ve basit oluşu maliyeti düşürür, üretim hızını artırır. Ayrıca taşıma kolaylığını sağlar.

-Farklı mühimmatlar tek bir EMT’de kullanılabilecektir.

-Sistemi bakım maliyeti çok azalır ve kullanım ömrü artar. Geri tepme, namlu şişmesi gibi sorunlar yaşanmaz.

-Barut gibi patlayıcı veya başka kimyasal maddeler kullanılmadığı için kullanıcı açısından güvenli bir sistemdir.

EMT’LERDE ÇÖZÜLMESİ GEREKEN SORUNLAR VE GELECEK

EMT’lerin en önemli sorunu enerjidir. En az 25 Megawatt gibi yüksek enerjiye ihtiyaç duyarlar. Hatta öğleki çift nükleer reaktörle donatılan uçak gemilerinde EMT’nin verimli olarak operasyonel olabilmesi için ayrıca bazı çalışmaların yapılması gerekeceği söyleniyor. O yüzden şimdilik sadece sabit tesislerde ve savaş gemilerinde denenmektedir. Tank üzerinde veya müstakil bir kamyon üzerinde kullanılması gerekli enerji kaynağının sağlanamaması sebebi ile imkansızdır. Bu sebeple günümüzde taşınabilir bir EMT henüz pek mümkün gözükmüyor. Batarya ve elektrik üretimi alanında yapılan çalışmalar, önümüzdeki yıllar açısından umut verebilir. Eğer enerji üretimi ve kolay depolama sistemlerinde insanlık yeni teknolojiler kazanırsa EMT’ler bir basamak daha atlayacaktır. Harp sahaları birbirini vuran tankların üzerinden top çıkarılmış EMT ilave edilmiş çeşitleri ile dolacaktır. Resimdeki temsili çizim hayal gibi gözükse de tek sorun yanında enerjiyi sağlayacak kadar batarya veya mobil güç kaynağı taşıyamamasıdır.

Sivil alanda da kurulan hayaller mevcuttur. NASA EMT’ler ile gelecekte küçük veya micro uyduları alçak yörüngeye yerleştirmek için kullanmayı planlıyor. Uydu yerleştirme maliyetini astronomik olarak düşürecek çalışmanın benzeri de Çinlilerin gündeminde.

Doğuştan hipersonik yani 5 Mach üzerinde hıza sahip EMT’ler güdüm, kesişme ve harp başlığı konusunda ilerleme sağladığında balistik füze savunması sistemi olarak kullanılması düşünülüyor ve bu konuda tüm dünya çok umutlu. Bir hava savunma sistemi olarak yani uçaksavar olarak kullanımına gelince ise 5-10 yıl içinde bunun gerçekleşeceğine kesin gözü ile bakılıyor. 20-30 yıl içinde ise dünyada gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde barutlu/ çekirdekli mermi kullanan klasik uçaksavar sistemlerinin kalmayacağını söyleyenlerde az değil ki, bende bu fikirlere katılıyorum.

DÜNYADA EMT UYGULAMALARI

Bugün dünyada bilindiği kadarı ile EMT uygulamaları olan ülke sayısı 10’un altında: ABD, Çin, İngilitere, Türkiye, Rusya, Fransa, Güney Kore, Japonya. Yeni yapılan İngiliz uçak gemisi HMS Queen Elizabeth’in katapult sistemi de buharlı klasik sistem yerine ilk kez uygulanan bir yöntem ile elektromanyetik katapult olarak yapılmıştır (Catapult Assisted Take-Off Barrier Arrested Recovery/CATOBAR- Mancınık destekli kalkış, kanca destekli iniş). Burada mermi fırlatmak yerine uçağın ön tekerine takılan ray sistemi klasik usuldeki gibi buhar gücü ile değil elektromanyetik güç ile hızla çekerek uçağı fırlatmakta. Yani ön tekeri pist boyunca hızla çekerek uçağı 2 saniye içinde sıfırdan 250km/s hıza çıkarmakta.

ABD

EMT’lerin ilk operasyonel test uygulaması ABD donanmasının en yeni destroyeri Zumwalt sınıfı bir gemiye uygulanması ile yapıldı. Geminin baş topu çıkarılarak yerine yerleştirilen EMT destroyerin güç kaynaklarından 25-26 megawatt enerjiyi rahatlıkla sağlayacak. Grafikte görüldüğü üzere 400 km menzildeki hedefi 7,5 Mach sürat ile 6 dakikada vurmayı amaçlıyorlar. Henüz iki adet üretilen Zumwalt sınıfı destroyerlerden de kısaca bahsetmek gerekirse, şu an dünyanın en modern savaş gemileri olarak gösterilmektedir ve tıpkı düşük radar görünürlüğüne sahip beşinci nesil savaş uçaklarının adeta denizdeki karşılıklarıdır. “Stealth” gemiler olarak görülen bu gemiler sivri burunları ve çok az çıkıntılı yapıları ile uçaklar kadar olmasa da denizlerdeki en düşük radar izine sahip destroyerlerdir. Şu an batı dünyasında olgunluğa erişmiş, seri üretime en yakın EMT yapan iki firma mevcuttur: ABD’li General Atomics ve İngiliz BAE Systems’dir.

ÇİN

Çin cephesinde ise 200’den fazla araştırmacının EMT için çalıştığı yazıldı. Çin hükümeti gazetesi Haiyangshan adlı Tip-072 II gemisinin bir EMT ile donatıldığını ve Çin Havacılık ve Uzay Sanayi ve Ticaret A.Ş.’nin 2015 yılında elektromanyetik araştırma alanında büyük bir atılım içine girdiğini yazmış. Gemide yapılacak testler olumlu sonuçlanırsa savaş gemilerine de uygulanacak.

Hubei eyaletindeki Wuchang Tersanesi’ndeki bir tesiste bulunan geminin fotoğraflarında açık güvertede bulunan üç büyük nakliye konteyneri görünüyor. Muhtemelen bunlar enerji sağlayacak jeneratörlerdir.

Çin’in, 2008 yılında, İngiliz firması Dynex Semiconductor’u satın aldığında, Global Financial Crisis’ten sonra elektromanyetik silahın geliştirilmesini sağlayan önemli bir teknoloji edinmiş olduğuna inanılıyor. Bu, modern enerji dönüşüm sistemleri için hayati öneme sahip izolasyonlu çift kutuplu transistör (IGBT) yongalarının üretilmesine yol açtı. 32 megajoul gücündeki EMT’nin kabaca aynı boyuttaki ABD’de test edilen US-BAE firmasının EMT’si ile aynı özelliklerde olabileceği değerlendirilmektedir. US-BAE’nin EMT’si 8500km/s hızında fırlattığın 10kg’lık bir mermiyi 150km’nin üzerindeki menzillere gönderdiği açık kaynaklarda yazılmakta.

Dünyada EMT’ler batarya ve mobil enerji kaynaklarındaki gelişmelere ile parçacık harp başlıklı ve güdümlü mühimmatların EMT’lere uygulanmasına paralel olarak gelecekte birçok şeyi başaracak hatta bazı sistemlerin tarihin sayfalarına mahkûm edecektir. Bunların başında yavaş yavaş modası geçmekte olan uçaksavar top sistemleri vardır. Balistik füze savunma sistemlerinin yeri %100 oranında olmasa da yani özellikle ekso-atmosferik füze savunma sistemlerini kalacağını tahmin etsem de diğer hava ve füze savunma sistemleri ile, gemilerin baş topları, stratejik tesisleri savunan ağır/yüksek kalibreli makinalı top sistemleri/uçaksavarların yavaş yavaş yerini alacak potansiyeldedirler.

Mobil kara sistemlerine gelince ise yukarıda bahsettiğim gibi mobil enerji kaynağına ihtiyaç duymaktadır. Kamyon üstüne yüklense bile yanında mobil jeneratör araçları hatta birkaç tane ve bunların dizel motorları için tankerler gerekir. Dolayısı ile tank üstü uygulamasına da daha çok zaman var denebilir. Zaten diğer zırhlı savaş araçlarına göre çok büyük olan tankların yukarıdaki temsili resimdeki çizim gibi çok daha fazla büyümüş bir EMT platformu olması muhtemeldir.

TÜRKİYE’DE ELEKTROMANYETİK TOP SİSTEMİ-EMT ÇALIŞMALARI

20. yüzyılda icat edilen tank, askeri uçaklar veya roket/füze teknolojisi gibi alanlarda hep geç kalarak, yıllar sonra başlayan ülkemiz EMT teknolojisinde de aynı hataları yapmamış sayılır. Ülkemiz dünya devleri ile aynı zamanda olmasa da daha pek çok ülkede hiçbir gelişme yokken 3 adet ürünü prototip olarak ortaya koymuştur. 

2014 yılında testlere başlayan ve 2016 yılında ilk defa kamuoyuna duyurulan TÜBİTAK-SAGE’nin “SAPAN” EMT’si 30km menzile sahiptir. Sonrasında ise IDEF-17’de tanıtılan ASELSAN “Tufan” sistemi vardır. Son tanıtılan sistem ise YETEKNOLOJİ firmasının “Şahi209” EMT’sidir.

TUFAN

ASELSAN’ın geliştirdiği ve ilk kez IDEF-17’de sergilenen EMT ülkemizdeki en büyük ölçekli EMT’dir. TUFAN M, TUFAN S ve TUFAN D olmak üzere 3 farklı modeli yapılması planlanan EMT’nin kamyon üstü mobil versiyonunu TUFAN-M’nin yanında iki adet kamyonda harici güç ünitesi planlanıyor. Türkiye’nin gelecekteki hava ve füze savunma sistemlerinden biri olması planlanan Tufan’ın bilinen açık kaynak teknik verileri şunlardır:

-Hız: 6 Mach

-Mühimmat çıkış hız: 2000/2500 m/s

-İrtifa sınırı: 300 km hedefleniyor

-Mermi çıkış enerjisi: 2 megajoul

SAPAN VE ŞAHİ209

Diğer iki sistem de TÜBİTAK-SAGE’nin geliştirdiği Sapan ve YETEKNOLOJİ firmasının Şahi209 EMT’si. Her iki EMT’de Tufan’dan daha küçük boyutlu ancak başarılı testler yaptılar ve videolar kamuoyu ile paylaşıldı. Deneysel ve daha büyük platformlar için test amaçlı bu platformlar da gelecek vadediyor. Ancak haklarında resmi teknik veri olmadığı gibi açık kaynak bilgileri çok sağlıksız ve prensip olarak çok güvenemediğim bilgileri paylaşmadığım için aktarabileceğim bilgi maalesef mevcut değil.

Türkiye bu üç sistemin değişik uygulamaları sayesinde ABD, Çin ve İngiltere gibi ülkelerden sonra dünyada EMT teknolojisini operasyonel anlamda kullanan ilk 4-5 ülkeden biri olmaya adaydır. Dünyadaki bu yeni silah sistemi teknolojisini bu sefer zamanında yakalamış olan ülkemizde bu konu asla ihmal edilmemeli ve özellikle ciddi bir hava savunma zafiyeti içinde olduğumuz göz önüne alındığında EMT’lerin öncelikle bir hava savunma sistemi olarak üretimine önem verilmelidir.

(Bu makale daha önce Stratejist Dergisi Kasım 2018/15 sayısında yayınlanmıştır.)

Makalenin 2018 yılında yayınlanmasında sonra YETEKNOLOJİ firmasının Şahi209 Blok2 EMT’si çeşitli saha testleride gerçek atışlar yapmıştır. Teknik veriler yayınlamış ve Blok-2 versiyonu IDEF-19’da sergilenmiştir. Bu verileri aşağıda paylaşmak istiyorum. EMT konusunda dünyada ve Türkiye’deki gelişmelerin biraz daha ilerlemesini bekliyorum. Gelecek yıllarda Türkiye’den daha güzel haberlerle dolu daha geniş bir yazı ile görüşmek ümidi ile.

@hkilichsword

Hakan KILIÇ