Нова надежда: как да създадете светлинен меч?

Елегантни оръжия ... от по-цивилизована епоха. Така светлинният меч е представен на публиката преди около 40 години. Като неизменен елемент от антуража на всеки джедай, светещият меч се съхранява хиляди години в галактическата република. Заедно с първата публична изява през 1977 г., когато излиза първият филм „Междузвездни войни“, характерното бръмчене на светлинен меч и епичната битка между Дарт Вейдър и Оби-Уан Кеноби остава в паметта на публиката дълго време. Старши учен в лабораторията Fermi работи върху реални възможности за оживяване на светлинен меч. И както казва Дон Линкълн, той със сигурност ще се появи.

Изградете светлинен меч

Предвид влиянието на франчайза на Междузвездни войни върхуобществото, беше неизбежно появата на сегмент от обществото, който искаше да направи светлинен меч и дори да тренира с него. Но каква технология може да бъде в основата й? Оттук започнаха първите опити за реинженеринг на това устройство. Обратното инженерство в този контекст мисли за това как може да се направи ... а не да изгради един такъв меч.

Признайте, би било хубаво да вкарате такъв мечподарък за Нова година. Но Star Wars, каквото и да се каже, е научна фантастика. Какво биха могли да направят учените и инженерите, за да построят такъв меч (на екрана, разбира се, е красиво, но е почти невъзможно да се ограничи лазерния лъч по този начин).

Филмът показва, че остриета на светлинния мечразширяване на 1,2 метра дължина. Те определено съдържат колосални количества енергия и могат да стопят огромни обеми метал. Това оръжие очевидно има мощен и компактен източник на енергия. Те могат да режат плът без никакви затруднения, но дръжките им не са особено горещи, за да изгорят ръката, която ги държи. Два светлинни меча не минават един през друг, а остриетата също имат различни цветове.

Предвид името и външния вид, първияточевидна мисъл: вероятно тези светлинни мебели включват някакъв вид лазер. Но тази хипотеза е лесно да се изключи. Лазерите нямат фиксирана дължина, което е лесно да се провери с обикновен лазерен показалец. Освен това, ако светлината не се разсее по някакъв начин, лазерният лъч по същество е невидим. Нито една от тези характеристики не описва нашия меч.

Плазмени остриета?

По-реалистична технология би била плазмата. Такъв материал се създава след избиване на електрони от газови атоми, в процеса на така наречената йонизация. Плазмата е четвъртото състояние на материята, след добре познатите твърди, течни и газообразни. Вие също видяхте много примери за плазма в живота си. Блясък на флуоресцентна светлина - плазма, неонови светлини - също.

Тази плазма изглежда много студена, защотоМожете да докоснете слушалката и да не изгорите пръстите си. Но обикновено плазмата е гореща, с температура от няколко хиляди градуса. Въпреки това плътността на газа в флуоресцентната светлинна тръба е толкова ниска, че дори при високи температури общото количество топлинна енергия е много ниско. Допълнително усложнение е, че електроните в плазмата имат енергия много по-висока от йонизираните атоми, от които тези електрони са възникнали. Топлинната енергия на чаша кафе (чиято температура е много по-ниска) е значително по-висока от енергията, съдържаща се в луминесцентна светлина.

Някои плазма обаче произвеждатзначителна топлина. В плазмените факли. Принципът на тяхната работа е същият като този на електрическа крушка, но с голямо количество електрически ток. Има много начини да се направи плазматрон, но най-простият включва два електрода и проводящ материал, обикновено газ като кислород, азот или нещо подобно. Високото напрежение на електродите йонизира газа, превръщайки го в плазма.

Тъй като плазмата е електропроводима, тяможе да предава мощен електрически ток на целевия материал, като го нагрява и топи. Такова устройство се нарича плазмен резак, но в действителност това е електрическа дъга (заваряване), а плазмата действа като проводник на електрически ток. Повечето плазмени фрези работят добре, когато материалът, който се реже, е проводник, тъй като след това материалът може да затвори веригата и да изпрати електрически ток обратно към устройството чрез кабела, свързващ факела към целта. Има и двойни резачки, между които преминава електричество, те ви позволяват да режете непроводими материали.

Така че плазматроните могат да генерират регионисилна топлина, но изискват огромно количество електрически ток и светлинните мечове изглежда не са в състояние да осигурят такъв ток. Може би тогава светлинните мечове са само тръби със супер гореща плазма? Не, също така, защото плазмата действа като горещ газ, който се разширява и охлажда, като обикновен огън (който също често се случва с плазма, дори само защото свети). По този начин, ако плазмата ще лежи в основата на светлинния меч, ще трябва да се задържи по някакъв начин.

За щастие съществува такъв механизъм. Плазма, състояща се от заредени частици (с висока скорост), може да се контролира от магнитни полета. Всъщност редица най-обещаващи технологии, свързани с ядрения синтез, използват магнитни полета, за да ограничат плазмата. Температурата и общата енергия, съдържаща се в синтезираната плазма, са толкова високи, че дори металния съд, който ги съдържа, би се стопил.

Може би светлинни мечове ще направят. Силните магнитни полета, съчетани със супер гореща и плътна плазма, предлагат възможен начин за създаване на светлинен меч. Но все още не сме свършили.

Ако вземем две плазмени тръби, коитодържани магнетично, те ще преминат един през друг ... няма да има епични дуели. Затова трябва да измислим как да направим солидно ядро ​​с мечове. А материалът, от който ще се състои, трябва да е устойчив на високи температури.

Може би керамика, която можеизложени на високи температури без топене, омекване или изкривяване. Но твърдото керамично ядро ​​има проблем: когато джедаите не използват меча, той виси от колана си, а дръжката е дълга 20-25 сантиметра. Керамичното ядро ​​трябва да изскочи от дръжката като ад от табакера.

Груба сила

Така си представям аз (Дон Линкълн)изграждане на светлинен меч, въпреки че проектът ми има проблеми. В „Междузвездни войни: Епизод IV“ - Нова надежда, Оби-Уан Кеноби отряза ръката на извънземна с леко движение, отклонено назад. Този момент мълчаливо показва колко гореща трябва да бъде плазмата.

В Междузвездни войни: Епизод I - Фантомната заплаха. Куи-Гон Джин вкарва светлинния си меч в тежка врата, като първо прави дълбоко изрязване, а след това просто го разтопява. Ако погледнете тази последователност и приемете, че вратата е стоманена, като вземете предвид времето, изразходвано за нагряване и топене на метала, можете да изчислите енергията, която такъв меч трябва да притежава. Оказва се някъде около 20 мегавата. Като се има предвид средната консумация на домакинска електрическа мрежа - около 1,4 киловата - с един светлинен меч, можете да захранвате 14 000 обикновени къщи, докато батерията се изтощи.

Източникът на енергия от тази плътност очевидно е отвъдграниците на съвременните технологии, но може би можем да предположим, че джедаите знаят някаква тайна. В крайна сметка те пътуват по-бързо от скоростта на светлината.

Но има физически проблем. Подобна енергия предполага, че плазмата ще бъде невероятно гореща и само на няколко сантиметра от ръката на собственика на меча. И тази топлина ще се излъчва под формата на инфрачервено лъчение. Ръката на джедаите трябва да бъде овъглена моментално. Значи, някаква сила трябва да задържа топлината. И отново остриетата на сабите използват оптични дължини на вълната, така че силовото поле трябва да задържа инфрачервено лъчение, но да предава видимо.

Подобни технически проучвания неизбежно водятдо нуждата от неизвестни технологии. Но поне можем просто да кажем, че светлинен меч се състои от някаква концентрирана енергия, затворена в силово поле.

Паметта ви казва как Майкъл Окуда, техническиКонсултантът по франчайзинг на Star Trek обясни новата технология, която направи възможно превозвачите. Той каза, че има „компенсатори на Хайзенберг“, за които се предполага, че са необходими за коригиране на проблеми, породени от принципа на несигурността на Хайзенберг. Това е известният квантовомеханичен принцип, според който не можете едновременно да знаете местоположението и скоростта на частицата с висока точност. Тъй като човек се състои от много частици (атоми и техните компоненти), ако някога се опитате да сканирате някого, за да разберете местоположението на всичките му атоми, няма да можете да измерите точно тяхното положение и движение. Така че, когато се опитате да възстановите някого, няма да можете да събирате точно протони, неутрони и електрони заедно. На дълбоко и фундаментално физическо ниво принципът на несигурността на Хайзенберг казва, че такива превозвачи са невъзможни. Но кой е Хайзенберг за създателите на Star Trek? Когато репортерите на Time попитаха как работи подобно устройство, те отговориха "много добре, благодаря".

Въпреки това беше интересно да разбера каксъвременната наука е близо до създаването на емблематична научнофантастична технология. В случая със светлинния меч най-доброто, на което са способни съвременните технологии, е плазмено оръжие, затворено в магнитно поле. Да, той също ще има керамично ядро, което използва много плътен източник на енергия, както и силово поле, което блокира инфрачервеното, но не видимо излъчване. Уф, просто плюй.

Остава да попитаме инженерите колко трудно ще бъде да се направи всичко това. Но те могат, нали?