Fyzika a klasická energetika

Článků v rubrice: 217

Světelný meč

Elegantní zbraň. Známe ji ze Star Wars, už 40 let. Diváci obdivují charakteristické blesky světelného meče a epický boj mezi Darthem Vaderem a Obi-Wanem Kenobim. A chtěli by mít také takový meč a trénovat s ním. Jenže jaká by to mohla být technologie? Don Lincoln, vedoucí vědec amerického Fermilab, největší výzkumné instituce v oblasti velkých Hadronových srážečů ve Spojených státech, se s oblibou zabývá popularizací vědy. Jednou z jeho úvah je "Jak vyrobit světelný meč". Pokud by se mu to povedlo, vydělá miliony na trhu s vánočními hračkami.

Fotogalerie (1)
Ilustrační obrázek (Zdroj Adobe Stock)

Filmy ukazují světelné meče jako zářící čepele o délce asi 1,2 metru. Zřetelně obsahují obrovské množství energie a mohou rychle roztavit velké množství kovu. To znamená, že tyto zbraně musejí mít silné a kompaktní zdroje energie. Mohou bez problémů proříznout maso, ale jejich jílce nejsou tak horké, aby spálily ruku, která je drží. Dva meče neprocházejí sebou navzájem a existují různé barvy čepelí.

Jak vyrobit světelný meč

Vzhledem k názvu a vnějšímu vzhledu první, co nás napadne, je, že snad jde o nějaký druh laseru. To ale můžeme snadno vyloučit. Lasery nemají pevnou délku, jak můžete vidět u jednoduchého laserového ukazovátka. Realistickou technologií může být plazma. Plazma je ionizovaný plyn, směs atomů, iontů a elektronů a obvykle také svítí. Záře fluorescenčního světla je plazma, stejně jako neonová světla. Plazma je obvykle horké, řádově několik tisíc stupňů. Protože však hustota plynu v trubici fluorescenčního světla je velmi nízká, celkové množství tepelné energie je velmi nízké, i když je teplota vysoká. (Například tepelná energie v šálku teplé kávy je mnohem vyšší než energie obsažená v zářivkovém světle.)

Plazmatický meč

Plazma může skutečně vytvářet značné teplo, např. plazmové hořáky, řezačky či svářečky. Existuje mnoho způsobů, jak vyrobit plazmový hořák, ale nejjednodušší je použití dvou elektrod a tekoucího materiálu, obvykle plynu jako je kyslík nebo dusík. Vysoké napětí na elektrodách ionizuje plyn a přeměňuje ho na plazma.Vzhledem k tomu, že plazma je elektricky vodivé, může přivést k cílovému materiálu velký elektrický proud, zahřát ho a roztavit. I když se takové zařízení nazývá plazmová řezačka, ve skutečnosti je to řezání pomocí elektrického oblouku, protože plazma působí jako vodič aumožní protékání elektrického proudu. Většina plazmových řezaček pracuje nejlépe, když je řezaný materiál vodič, protože tak se uzavře obvod a pošle elektrický proud oblouku zpět na řezací zařízení pomocí kabelu připojeného k cílovému předmětu. Existují dokonce i dvojité plazmové řezačky, které přenášejí elektřinu mezi sebou a umožňují tak řezat i nevodivé materiály.

Je světelný meč plazmatickou trubicí?

Těžko, protože plazma se chová jako horký plyn, který se rozpíná a ochlazuje. Jako plameny ohně. Takže bude-li základní technologií pro světelný meč plazma, musíme ji uzavřít do nějaké trubice. A to už naštěstí umíme! Plazma můžeme zkrotit magnetickým polem. Technologie slibné pro uskutečnění jaderné fúze pracují s plazmatem uzavřeným v magnetickém poli. Energie a teploty ve fúzním plazmatu jsou tak vysoké, že by jinak okamžitě propálily stěnu nádoby fúzního zařízení. Jenže když vezmeme dvě „magnetické trubice“ s plazmatem, tak projdou při střetu skrz sebe. Čili žádný epický souboj… Pro konstrukci meče potřebujeme pevnou čepel, navíc odolnou k vysoké teplotě. To sice může být keramika, ale tu zase neschováme do jílce, aby podle potřeby vyskočila do délky meče rytířů Jedi.

Čistá síla

„To je můj nejlepší odhad“ říká Don Lincoln. Ale i s tím je problém. Například v episodě IV – A New Hope, Obi-Wan Kenobi usekne cizinci ruku v kantýně v Mos Eisley jedním hladkým sekem, stejně jako DarthVader propíchne Obi-Wana. Vyvstává otázka, jak horké by plazma muselo být. V episodě I – The Phantom Menace, Qui-Gon Jinn zapíchne svůj světelný meč do těžkých ocelových dveří, nejdřív udělá dlouhý řez a pak je roztaví. Podle délky času, který na to potřeboval, můžete spočítat, jaký výkon by musel meč mít - kolem  20 megawattů (MW). Řekněme, že potřeba průměrné domácnosti na stejnou dobu je kolem 1,4 kilowattu (kW) - pak světelný meč může zásobit 14 000 průměrných domácností, než mu dojde baterka.Zdroj energie takové hustoty je mimo naše dnešní technologie. Jedi měli pokročilé technologie, samozřejmě, ostatně cestovali rychlostí světla, že.

Je tu fyzikální problém

Takový druh energie znamená, že plazma by muselo být nesmírně horké, a to jen pár centimetrů od rytířovy ruky. Teplo se vyzařuje ve formě infračerveného záření. Takže aby Jedi neměl ruku na uhel, musí existovat nějaké stínění. Kdybychom už dnes měli stínění, které propustí viditelné záření, ale ne infračervené, asi bychom mohli říci, že budeme umět sestrojit světelný meč z nějakého druhu koncentrované energie v silovém poli. Ostatně Science-fiction předpověděla mnoho věcí, které se později staly skutečností.

Stejně je zajímavé vidět, jak se současná věda může přiblížit k dosažení ikonické vědecko-fantastické technologie. V případě světelného meče by nejlepší současnou dosažitelnou technologií byla plazmová zbraň s plazmatem uzavřeným v magnetickém poli. Bude mít keramické jádro, které využívá velmi hustý zdroj energie, a využívat silové pole, které blokuje infračervené, ale ne viditelné světlo. Jak snadné.

Podle: http://www.livescience.com/53117-building-a-real-lightsaber.html?utm_source=llm-newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=20170526-llm

(red)
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Naše první slova

Původ řeči je jednou z největších záhad lidstva. „Na začátku bylo slovo...“ praví Bible. Ale jaké? Minimálně od biblických časů jsme se snažili rozluštit původ lidské řeči. Je to konec konců jedna z charakteristik, která nás odlišuje od jiných živočichů.

Černá smrt gumy a jak jí čelit

Guma je jedním z neopěvovaných velkých hrdinů průmyslové revoluce. Kromě jejích obvyklých aplikací, jako jsou pneumatiky, kondomy, elastické spodní prádlo, apod., představuje základní složku asi ve 40 000 výrobcích, včetně absorbérů nárazu, hadic, lékařských nástrojů, těsnění, atd.

Z historie i současnosti vynálezů a jejich ochrany

Vynálezy a objevy často přicházejí na svět klikatými cestičkami. Jednou to vypadá, jako by se na ně čekalo tak netrpělivě, že se zrodí hned v několika hlavách v různých koutech světa, jindy je náhodou nebo omylem objeveno něco, s čím si nikdo neví rady.

Jak vyčíslit ekonomické přínosy jádra? A co na to evropský jaderný průmysl?

Společnost Deloitte vypracovala pro Euratom studii o přínosech jaderné energetiky v roce 2019 a 2050. V současné době je v provozu ve 14 zemích EU 126 komerčních reaktorů o výkonu 118 GWe. Do roku 2050 by měl jejich výkon stoupnout na 150 GWe, budou se ale muset snížit investiční náklady.

Astronauti se pořád ptali: Jak se daří myškám?

Myši, švábi, japonské křepelky, ryby, škeble, rostliny.... ti všichni měli možnost ochutnat Měsíc! Po návratu Apolla 11, od jehož mise letos uplynulo 50 let, putovalo množství vzácných vzorků měsíční horniny do laboratoří.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail