Плазменное окно

Плазменное окно (не путать с плазменным щитом) . ^{[ 1 ]}) — технология, которая заполняет объем пространства плазмой, удерживаемой магнитным полем . При нынешних технологиях этот объем довольно мал, и плазма генерируется в виде плоской плоскости внутри цилиндрического пространства.

Плазма — это любой газ которого , атомы или молекулы были ионизированы , и представляет собой отдельную фазу вещества. Чаще всего это достигается путем нагревания газа до чрезвычайно высоких температур, хотя существуют и другие методы. Плазма становится все более вязкой при более высоких температурах до такой степени, что другим веществам становится трудно пройти сквозь нее.

Вязкость плазменного окна позволяет ему отделять газ при стандартном атмосферном давлении от полного вакуума и, как сообщается, может выдерживать разницу давления до девяти атмосфер . ^{[ 2 ]} В то же время плазменное окно будет такое излучение , как лазерные лучи и электронные лучи пропускать . Это свойство является ключом к полезности плазменного окна: технология плазменного окна позволяет применять излучение, которое может генерироваться только в вакууме, к объектам в атмосфере. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Электронно-лучевая сварка является основным применением плазменных окон, что делает ЭЛС практичной за пределами жесткого вакуума.

История

Плазменное окно было изобретено в Брукхейвенской национальной лаборатории. ^{[ 5 ]} разработан Ади Гершковичем и запатентован в 1995 году. ^{[ 6 ]}

Другие изобретения, использующие этот принцип, включают плазменный клапан 1996 года. ^{[ 7 ]}

В 2014 году группа студентов из Университета Лестера опубликовала исследование, описывающее функционирование плазменных дефлекторных щитов космических кораблей. ^{[ 8 ]}

В 2015 году компания Boeing получила патент на систему силового поля, предназначенную для защиты от ударных волн, возникающих при взрывах. Он не предназначен для защиты от снарядов, радиации или энергетического оружия, такого как лазеры. Предположительно, это поле работает за счет использования комбинации лазеров, электричества и микроволн для быстрого нагрева воздуха, создавая поле (ионизированной) перегретой воздушной плазмы, которая разрушает или, по крайней мере, ослабляет ударную волну. По состоянию на март 2016 года не было продемонстрировано ни одной работающей модели. ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}

Митио Каку предлагает силовые поля, состоящие из трех слоев. Первое — это мощное плазменное окно, которое может испарять приближающиеся объекты, блокировать излучение и частицы. Второй слой будет состоять из тысяч лазерных лучей, расположенных в плотной решетчатой конфигурации, чтобы испарять любые объекты, которым удалось пройти через плазменный экран, с помощью лазерных лучей. Третий слой представляет собой невидимый, но стабильный лист материала, такого как углеродные нанотрубки или графен , толщиной всего в один атом и, следовательно, прозрачный, но более прочный, чем сталь, и блокирующий возможные обломки разрушенных объектов. ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}

Плазменный клапан

Родственная технология — плазменный клапан, изобретенный вскоре после плазменного окна. Плазменный клапан — это слой газа в оболочке ускорителя частиц . В кольце ускорителя частиц находится вакуум, нарушение которого обычно приводит к катастрофическим последствиям. Однако если ускоритель, оснащенный технологией плазменного клапана, выйдет из строя, слой газа ионизируется в течение наносекунды, создавая уплотнение, предотвращающее повторное сжатие ускорителя. Это дает техническим специалистам время отключить пучок частиц в ускорителе и медленно повторно сжать кольцо ускорителя, чтобы избежать повреждений.

Характеристики

Физические свойства плазменного окна различаются в зависимости от применения. В первоначальном патенте указывалась температура около 15 000 К (14 700 ° C; 26 500 ° F).

Единственным ограничением размера плазменного окна являются текущие ограничения по энергии, поскольку создание окна потребляет около 20 киловатт на дюйм (8 кВт / см) в диаметре круглого окна. ^{[ нужна ссылка ]}

Плазменное окно излучает яркое свечение, цвет которого зависит от используемого газа.

Сходство с «силовыми полями»

В научной фантастике , такой как телесериал « Звездный путь» вымышленная технология, известная как « силовое поле , в качестве устройства часто используется ». В некоторых случаях он используется в качестве внешней «двери» в ангарах космических кораблей корабля внутренней атмосферы , чтобы предотвратить выход в космическое пространство . Плазменные окна теоретически могли бы служить этой цели, если бы для их производства было достаточно энергии. Предложение StarTram предусматривает использование энергоемкого МГД- окна над пусковой трубой диаметром в несколько метров периодически, но ненадолго, чтобы предотвратить чрезмерную потерю вакуума в моменты, когда механический затвор временно открывается перед сверхскоростным космическим кораблем. . ^{[ 13 ]}

См. также

Притягивающий луч

Другие источники

BNL получила награду R&D 100 за «Плазменное окно» ^{[ 14 ]}
Ади Гершкович. Технология плазменного окна для распространения пучков частиц и излучения из вакуума в атмосферу ^{[ 15 ]}

Библиография

Ади Гершкович (1995). Дуги высокого давления в качестве границы раздела вакуум-атмосфера и плазменная линза для невакуумных электронно-лучевых сварочных аппаратов, электронно-лучевой плавки и невакуумной ионной модификации материалов, Journal of Applied Physics , 78(9): 5283–5288

Ссылки

^ Сига, Дэвид (17 июля 2006 г.). «Плазменный пузырь может защитить астронавтов во время путешествия на Марс» . Новый учёный . Проверено 2 апреля 2008 г.
^ «Горячий характер» . Newscientist.com . Проверено 4 мая 2015 г.
^ «Технология плазменного окна для распространения пучков частиц и излучения из вакуума в атмосферу» . Технические обзоры НАСА. 1 мая 1998 г. Проверено 2 апреля 2008 г.
^ Каку, Мичио (14 марта 2008 г.). «Физика невозможного: научное исследование мира фазеров, силовых полей, телепортации и путешествий во времени» . Уолл Стрит Джорнал . Проверено 2 апреля 2008 г.
^ «Горячий характер» . Новый учёный . 12 апреля 2003 г. Проверено 2 апреля 2008 г.
^ «Патент США: 5578831: Гершкович (26 ноября 1996 г.) Способ и устройство для распространения заряженных частиц» . Patft.uspto.gov . Проверено 1 марта 2016 г.
^ «Патент США: 6528948: Гершкович (4 марта 2003 г.) Плазменный клапан» . Patft.uspto.gov . Проверено 1 марта 2016 г.
^ «Студенты доказывают, что реальный дефлекторный щит из «Звездных войн» возможен — ExtremeTech» .
^ Алисса Ньюкомб (23 марта 2015 г.). «Boeing патентует технологию силового поля в стиле «Звездных войн»» . Новости АВС . Проверено 23 марта 2015 г.
^ «Boeing запатентовала плазменное «силовое поле» для защиты от ударных волн» . 30 марта 2015 г.
^ «Создание силовых полей. Простая идея. Почти невозможно… | Элла Алдерсон | Предсказание | Medium» . 4 октября 2020 г.
^ « Физика невозможного: научное исследование мира фазеров, силовых полей, телепортации и путешествий во времени» - WSJ» .
^ «StarTram2010: Запуск на магнитной подвеске: сверхнизкий доступ к сверхбольшим объемам космоса для грузов и людей» . startram.com. Архивировано из оригинала 27 июля 2017 года . Проверено 28 апреля 2011 г.
^ «BNL получила награду R&D 100 за «Плазменное окно» » (PDF) . Bnl.gov . Проверено 4 мая 2015 г.
^ «Технология плазменного окна для распространения пучков частиц и излучения из вакуума в атмосферу - Технические обзоры НАСА :: Технические обзоры НАСА» . Nasatech.com. 15 мая 2007 г. Проверено 4 мая 2015 г.

Внешние ссылки

Официальная статья Ади Гершковича – изобретателя плазменного окна.
Лаборатория Брукхейвена получила награду R&D 100 за «Плазменное окно»
Брукхейвенская национальная лаборатория – место, где было изобретено плазменное окно
Новости о плазменном окне
Патент на плазменное окно
Патент на плазменный клапан

[1] Сига, Дэвид (17 июля 2006 г.). «Плазменный пузырь может защитить астронавтов во время путешествия на Марс» . Новый учёный . Проверено 2 апреля 2008 г.

[2] «Горячий характер» . Newscientist.com . Проверено 4 мая 2015 г.

[3] «Технология плазменного окна для распространения пучков частиц и излучения из вакуума в атмосферу» . Технические обзоры НАСА. 1 мая 1998 г. Проверено 2 апреля 2008 г.

[4] Каку, Мичио (14 марта 2008 г.). «Физика невозможного: научное исследование мира фазеров, силовых полей, телепортации и путешествий во времени» . Уолл Стрит Джорнал . Проверено 2 апреля 2008 г.

[5] «Горячий характер» . Новый учёный . 12 апреля 2003 г. Проверено 2 апреля 2008 г.

[pw_patent-6] «Патент США: 5578831: Гершкович (26 ноября 1996 г.) Способ и устройство для распространения заряженных частиц» . Patft.uspto.gov . Проверено 1 марта 2016 г.

[7] «Патент США: 6528948: Гершкович (4 марта 2003 г.) Плазменный клапан» . Patft.uspto.gov . Проверено 1 марта 2016 г.

[urlStudents_prove_real-life_Star_Wars_deflector_shield_is_possible_-_ExtremeTech-8] «Студенты доказывают, что реальный дефлекторный щит из «Звездных войн» возможен — ExtremeTech» .

[9] Алисса Ньюкомб (23 марта 2015 г.). «Boeing патентует технологию силового поля в стиле «Звездных войн»» . Новости АВС . Проверено 23 марта 2015 г.

[urlBoeing_Has_Patented_a_Plasma_‘Force_Field’_to_Protect_Against_Shock_Waves-10] «Boeing запатентовала плазменное «силовое поле» для защиты от ударных волн» . 30 марта 2015 г.

[Alderson-11] «Создание силовых полей. Простая идея. Почти невозможно… | Элла Алдерсон | Предсказание | Medium» . 4 октября 2020 г.

[urlPhysics_of_the_Impossible:_A_Scientific_Exploration_into_the_World_of_Phasers,_Force_Fields,_Teleportation,_and_Time_Travel_-_WSJ-12] « Физика невозможного: научное исследование мира фазеров, силовых полей, телепортации и путешествий во времени» - WSJ» .

[13] «StarTram2010: Запуск на магнитной подвеске: сверхнизкий доступ к сверхбольшим объемам космоса для грузов и людей» . startram.com. Архивировано из оригинала 27 июля 2017 года . Проверено 28 апреля 2011 г.

[14] «BNL получила награду R&D 100 за «Плазменное окно» » (PDF) . Bnl.gov . Проверено 4 мая 2015 г.

[15] «Технология плазменного окна для распространения пучков частиц и излучения из вакуума в атмосферу - Технические обзоры НАСА :: Технические обзоры НАСА» . Nasatech.com. 15 мая 2007 г. Проверено 4 мая 2015 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]