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:

Пожалуйста, оцените статью:
Пока нет голосов
Источник(и):

habr.com