Люди, которые считают физику скучной, грандиозно ошибаются. Она способна объяснить все на свете, от жутких взаимодействий на крошечных масштабах атомов и частиц до поведения целых вселенных. И если этого недостаточно, с помощью физики можно оценить, насколько реалистичны технологии будущего в научной фантастике. Мартин Аркер, специалист по физике космической плазмы, может объяснить множество нюансов работы световых мечей и Звезды Смерти во Вселенной «Звездных войн», например.
Сейчас он работает над оценкой реалистичности бластерного оружия, которым пользовался, среди прочих, Хан Соло — и как бластеры можно сравнить со световыми мечами. На самом деле, реальные версии этого оружия уже давно были разработаны. Поэтому, когда вышел фильм-приквел про Соло, настало время рассказать об этом подробнее.
Ключом к пониманию технологий «Звездных войн» будет плазма — так называемое «четвертое состояние вещества» (в дополнение к твердому, жидкому и газообразному). Это свободно текущие электрически заряженные частицы, которые естественным образом взаимодействуют с электрическими и магнитными полями. Плазма распространена в космосе, но редко встречается в природе на Земле. Однако ее можно создать в лаборатории.
Мощные плазмоиды
Распространенным заблуждением о бластерах будет то, что это лазерное оружие. Но по канону «Звездных войн» это не имело бы смысла. Вместо этого авторы заявили, что бластер был «любым типом дальнего оружия, которое стреляло сгустками интенсивной плазменной энергии, зачастую ошибочно принимаемых в качестве лазеров», и что он превращал «обогащенный энергией газ в светящийся пучок частиц, который мог прожигать цель». Выходит, сгустки бластера (светящиеся снаряды) — это просто капли плазмы, что-то вроде светового меча, летящего сквозь воздух.
Когерентные массы плазмы и связанные с ней магнитные поля известны как плазмоиды. В пределах защитного экрана Земли — магнитосферы — плазмоиды обычно образуются в плохо понятном процессе магнитного пересоединения. Это взрывная реконфигурация линий магнитного поля, которая происходит в присутствии плазмы, в частности в месте объединения плазмы. Когда это происходит в пределах нашей магнитосферы, заряженные частицы ускоряются в направлении верхней части атмосферы, рождая полярное сияние. Огромное количество материала также выбрасывается с Земли в форме плазмоидов.
Однако создать плазмоид на Земле не так просто. Мы можем продемонстрировать лишь структуры, которые быстро расширяются и растворяются в воздухе. Решение этой проблемы — использовать магниты, которые удерживают горячую плазму.
Тем не менее бластерные сгустки — это снаряды, поэтому их нельзя поддерживать магнитами внешне на всем протяжении их движения. К счастью, решение есть. Поскольку плазма высокопроводящая, можно наладить электрический ток в самом плазмоиде. Этот ток будет генерировать магнитные поля, удерживающие плазму. Эти механизмы известны как сферомаки, и за последние двадцать лет они привлекли дополнительный интерес к экспериментам в области физики плазмы.
Реальные версии
Один из способов создать сферомак — использовать «плазменный рельсотрон», устройство, которое использует внешний магнит для индукции токов в плазме, а также разгоняет снаряд до высоких скоростей. Фактически сферомаки, живущие несколько сотен микросекунд, позволили развить скорость до 200 км/с. Это весьма впечатляет и определенно позволяет использовать их в качестве оружия.
В 1970-х годах в исследовательской лаборатории ВВС США в Альбукерке была создана программа SHIVA Star (названная в честь многорукого бога в индуизме), в рамках которой проводились разработки различных ветвей практического применения физики плазмы. Одна из них — MARAUDER — легла в основу одной из нескольких инициатив США по созданию снарядов на основе плазмы.
Это оружие было способно производить кольца в форме пончика из плазмы и шары молнии, которые взрывались с разрушительными тепловыми и механическими эффектами при попадании в цель, создавая импульс электромагнитного излучения, способный выключать электроники. Но с 1993 года статус этого оружия остается неопределенным.
Температуры, которых удавалось достичь в таких устройствах, в тысячу раз превышали солнечные. Имея достаточно плазмы, каждый сгусток наносил бы огромный урон, поэтому бластер из «Звездных войн» выглядит вполне реалистично.
Но как это реальное бластерное оружие могло бы состязаться с другим знаковым оружием из «Звездных войн», световым мечом? Сгусток бластера по существу эквивалентен лезвию светового меча без рукояти. Но когда две ограниченные магнитами плазмы встречаются, магнитное пересоединение будет неизбежным. То есть при столкновении двух световых мечей рождалось бы взрывное воздействие, уничтожающее как оружие, так и его носителей. Но с бластером вы находились бы далеко от взрыва и совершенно невредимыми.