[Перевод] Как добавить остроты лезвию с помощью плазменной дуги?
Если я сейчас спрошу вас, какую технологию вы хотели бы увидеть из фильмов и книг о научной фантастике, предполагаю, что большинство из вас ответит — плазменные мечи из Звёздных Войн. Согласитесь, есть что-то в том, чтобы лёгким нажатием кнопки высвобождать клинки ярких цветов из небольшой рукояти, плавить ими металл и сражаться с врагами на далёких планетах, размахивая при этом оружием с таким родным и знакомым жужжанием.
Если Вы хоть немного являетесь фанатом данного бестселлера или увлекаетесь воплощением фантастических вещей в реальность, то этот пятничный пост для Вас.
К огромному сожалению, день, когда мы сможем придавать плазме форму в виде персонального светового меча, довольно далёк. Основная характеристика плазмы в том, что она состоит из электрически заряженных частиц. Они ионизированы, и могут фактически проводить электричество. В настоящее время плазма — неимоверно горячая вещь, и именно поэтому она так часто используется в качестве лезвий во многих фантастических историях. В сай-фай вселенной, если плазму нагревают до достаточной температуры, она может воспламенять или плавить твёрдые предметы.
Самое распространённое объяснение того, как вы можете получить лезвие из плазмы, состоит в том, что плазму формирует магнитное поле, которое работает, потому что плазма производится из заряженных частиц, а заряженные частицы подвержены воздействию магнитного поля, особенно в том случае, если это положительно заряженные частицы, движущиеся в определённом направлении. В магнитном поле, которое движется в обратном направлении, частицы будут находиться под воздействием силы Лоренца. Именно поэтому вы можете управлять формой лезвия. Все эти разные направления и силы называются правилом правой руки. На практике, у нас есть неодимовый магнит с одной стороны трансформатора, и обычный медный электрод, с другой. Силы Лоренца должны формировать нашу дугу в форме правильного и узнаваемого конусообразного меча из вселенной Star Wars.
Лучшим примером направленной плазмы в реальной жизни является реактор Wendelstein 7-X (W7-X), который есть экспериментальным стелларатором, построенным в Грайфсвальде, Германия.
Он формирует сложную ленточную закрученную в форме пончика плазму и содержит её в 70 сверхпроводящих магнитах с охлаждаемым гелием. В двух словах, это действительно сумасшедшая штука. Плазма внутри может достигать температуры в 55,5 миллионов градусов по Цельсию (для справки, температура ядра нашего Солнца составляет 15 миллионов градусов по Цельсию). В то же время сверхпроводящие магниты должны быть охлаждены до -270 градусов по Цельсию, что на пару градусов выше абсолютного нуля. Эти две температуры находятся на расстоянии 30 сантиметров друг от друга. Это примерно длина листа А4. Теперь представьте, что с одной стороны у вас есть что-то, что примерно на 3 градуса теплее, чем абсолютная самая холодная температура во всей вселенной, а с другой стороны у вас температура, которая примерно в 4 раза выше, чем в ядре Солнца, и ваша голова с легкостью поместилась бы между этими двумя крайностями.
Всё вышесказанное, впрочем, не остановило Аллена Пэна от создания ручного плазменного резака.
Трудная вещь в формировании и сдерживании плазмы с помощью этого метода — вам нужна невероятно мощная и действительно странная форма магнитного поля, чтобы сделать клинок. К тому же всё, что у вас есть, должно было бы крепиться к сверхпроводящим магнитам внутри, а затем каким-то образом проецировать это магнитное поле на пол метра от себя, в то время как обычно сила магнитного поля экспоненциально падает с расстоянием. Поэтому Аллен Пэн на самом деле предпочитает металлические лезвия с плазменными краями. Гораздо проще вообразить и применить механизм, в котором плазма создавалась бы и формировалась в паре сантиметров от носителя, а не на расстоянии полуметра.
У Аллена нет никаких сверхпроводящих магнитов, поэтому он не сможет использовать магнитные поля, тем более, что его клинок нуждался бы в том, чтобы плазма была более холодной, чем 55,5 миллионов градусов по Цельсию.
То, что он делает, — использует свою Лестницу Сэма Джейкоба, только на этот раз добавляет электрический вентилятор, тем самым воздушный шланг надувает необходимый воздух прямо между двумя электродами. Электрическая дуга ионизирует воздушный поток и создает действительно круто выглядящий лист корональной плазмы между двумя электродами, который называется нетермической или дуговой плазмой. В промышленности этот метод используется для стерилизации поверхностей или подготовки их к покраске. Я думаю, что это похоже на сладкий плазменный кинжал.
Предполагается, что возможно расширить клинок с более высоким напряжением и более плавным ламинарным воздушным потоком, но пока механизм больше подходит для плазма-мачете, а не для меча. При использовании плазменного клинка, экипировка слегка похожа на экипировку персонажа Ghostbusters — некомпактна и неудобна, поскольку в данный момент самым лучшим способом для подачи воздуха в клинок является воздуходувка. Конечно, в будущем, люди смогут включить этот арсенал в отряд по защите планеты, создадут мини-реактивный двигатель им в помощь, а сама конструкция меча будет, вероятно, куда легче и компактнее. Но это всё позже.
ВАЖНО: То, что в данном виде клинка, плазма не такая жаркая, как в реакторе, вовсе не значит, что она безопасна, поэтому ни в коем случае не пытайтесь повторить это дома.
Напоследок видео:
