Глава 865. Одна десятая скорости света •
Стоять на земле и смотреть на звезды - это неизбежный путь развития каждой высшей разумной цивилизации.
Если во Вселенной существуют другие разумные цивилизации, похожие на людей, то, возможно, бескрайний космос сейчас является для них такой же головной болью.
Вселенная слишком огромна, настолько огромна, что даже при полете со скоростью света потребуется не менее девяноста трех миллиардов лет, чтобы вылететь за пределы наблюдаемой Вселенной.
А за пределами наблюдаемой Вселенной, насколько еще велико пространство всей Вселенной, никто не знает.
Не говоря уже обо всей Вселенной, даже Солнечная система, крошечная, как пылинка в Млечном Пути, является непреодолимым расстоянием для человечества на данный момент.
Самый дальний космический зонд, запущенный человеческой цивилизацией, "Вояджер-1", пролетел всего двести пятьдесят миллиардов километров и достиг края пояса Койпера.
До границы Солнечной системы, облака Оорта, ему еще предстоит пройти путь, который займет не менее 17 000 лет.
Этого времени достаточно, чтобы человеческая цивилизация прошла путь своего развития как минимум дважды.
Скорость, несомненно, является ключевым фактором на начальном этапе освоения космоса любой разумной цивилизацией.
Поэтому Сюй Чуань придает большое значение технологии электромагнитного двигателя на основе магнитного пересоединения.
Одна десятая скорости света - это, несомненно, предельная скорость, которую может достичь разумная цивилизация, только начинающая осваивать космос.
Но, к сожалению, в настоящее время знания о явлении магнитного пересоединения как в физике, так и в астрофизике, невелики.
Подавляющее большинство наблюдаемых явлений магнитного пересоединения происходит от ближайшей к Земле звезды - Солнца.
Например, явление пост-вспышечных петель, то есть магнитные арки, которые появляются после вспышки, иногда имеют отчетливый острый угол на вершине, что обусловлено явлением магнитного пересоединения.
Но знание того, что оно обусловлено магнитным пересоединением, не означает, что мы полностью разобрались во всех механизмах, лежащих в основе явления магнитного пересоединения.
Точно так же, как солнечные вспышки делятся на две формы: "медленное пересоединение" и "быстрое пересоединение", никто не знает, почему.
На данный момент это очень перспективная теория, она связана не только с динамикой электрического поля, но и с соответствующим магнитным полем.
Если удастся разобраться в "истине", стоящей за этим, то человечество сделает еще один шаг вперед в управлении "электромагнитным полем".
В истинном смысле овладеет молнией!
В кабинете, поговорив некоторое время, Сюй Чуань тоже попрощался и ушел.
В кабинете Чан Хуасян взял со стола две статьи, пролистал их, встал и положил план проекта пилотируемой высадки на Марс в ящик стола.
Подумав некоторое время, он взял другую статью, связанную с теорией магнитного пересоединения, и отправился на физический факультет кампуса Гулоу Нанкинского университета.
С его уровнем физики понять такую статью непросто.
Но в Нанкинском университете у него есть старый однокурсник, который как раз является профессором астрофизики.
С какой стороны ни посмотри, сначала нужно найти кого-нибудь, кто разбирается в теории магнитного пересоединения, это точно не помешает.
Что касается статьи, то, конечно, она была передана с согласия Сюй Чуаня.
Хотя он и не мог оценить ценность этой статьи, но в таких вещах он знал, что к чему.
Нанкинский университет, здание физического факультета, кафедра астрофизики.
Постучав в открытую дверь, Чан Хуасян с улыбкой крикнул: "Давно не виделись, старина Мяо."
Мяо Цзяньго, который сидел в своем кабинете, неторопливо пил чай и читал газету, вдруг услышал знакомый голос.
Обернувшись, он увидел, что у двери стоит его старый друг.
"О, старина Чан, какой ветер тебя сюда занес? Мой скромный дом озарился светом." - Мяо Цзяньго быстро встал и с улыбкой поприветствовал его.
Чан Хуасян оглядел кабинет и с улыбкой сказал: "Ты живешь в свое удовольствие, читаешь газету, пьешь чай, наслаждаешься жизнью."
Мяо Цзяньго улыбнулся и сказал: "В астрофизике не так много дел, не то что у вас, у тех, кто занимается аэрокосмической техникой, если хочешь, можешь перейти к нам, я всегда рад тебя видеть."
"Нет, спасибо, я же не занимаюсь астрофизическими исследованиями, зачем мне сюда."
Мяо Цзяньго взглянул на Чан Хуасяна, наливая чай, и с улыбкой сказал: "Смотри-ка, ты говоришь, что у меня тут жизнь в удовольствие, я зову тебя, а ты не идешь, разве ты не пришел сюда, чтобы придраться ко мне?"
"Что случилось? Я тут пью чай, читаю газету, и это тебя задело? Ты пришел, чтобы меня покритиковать?"
Чан Хуасян с улыбкой сказал: "Не вешай на меня ярлыки, я пришел к тебе по делу."
"О?"
Услышав это, Мяо Цзяньго удивленно посмотрел на него и сказал: "Знаменитый академик Чан, который руководил несколькими супер-аэрокосмическими проектами, пришел ко мне, безымянному человеку? Чем я могу помочь?"
После ухода из Пекинского университета авиации и космонавтики и присоединения к Исследовательскому институту "Синхай", проекты и дела, которыми руководил Чан Хуасян, вызывали зависть не только в аэрокосмической отрасли, но и за ее пределами.
Разработка космического челнока, успех проекта пилотируемой высадки на Луну, строительство лунной исследовательской базы...
Каждый из этих проектов, можно сказать, заставит любого специалиста в области аэрокосмической техники умереть от зависти.
Даже он, который каждый день пьет чай и читает газеты в своем кабинете, восхищался тем, как этот его старый однокурсник, которому уже за шестьдесят, взлетел на старости лет.
Чан Хуасян с улыбкой покачал головой и сказал: "Хватит шутить, у меня к тебе серьезное дело."
"Без проблем." - Мяо Цзяньго с улыбкой сказал: "Можешь просить меня о помощи, но без нескольких обедов не обойтись."
"Хорошо, если ты сможешь решить проблему, я буду кормить тебя не месяц, а целый год." - с улыбкой сказал Чан Хуасян.
"Похоже, этот обед будет нелегко получить."
Мяо Цзяньго искоса взглянул на Чан Хуасяна, протянул ему чашку чая и сказал: "Рассказывай, в чем дело, ты бросил несколько тысяч исследователей в Исследовательском институте "Синхай" и пришел ко мне."
Заговорив о деле, Чан Хуасян перестал улыбаться, взял чашку чая и серьезно спросил: "Что ты знаешь о теории магнитного пересоединения?"
"Магнитное пересоединение?"
Услышав этот термин, Мяо Цзяньго с любопытством посмотрел на своего старого друга и удивленно спросил: "Это же из области астрофизики, ты когда начал этим заниматься?"
"Сначала расскажи, а я потом объясню тебе, в чем дело." - Чан Хуасян взял чашку чая и отпил глоток.
Кивнув, Мяо Цзяньго задумался и сказал: "Механизм магнитного пересоединения был предложен очень давно, еще в пятидесятых годах прошлого века кто-то выдвигал соответствующие теории." "Но относительно полное объяснение механизма и обнаружение подтверждающих его наблюдательных данных появились лишь спустя несколько десятилетий, в девяностых годах."
"Проще говоря, это очень важный процесс быстрого высвобождения энергии в астрофизике, а также механизм преобразования магнитной энергии в кинетическую энергию частиц, тепловую энергию и энергию излучения."
"С научной точки зрения, существует значительная связь между эффектом магнитного пересоединения и колебаниями плазмы, где квазистатические волны, ударные волны и собственные моды динамических альфвеновских волн являются важными компонентами структуры магнитного пересоединения."
"Его высокочастотные колебания могут не только поглощать свободную энергию частиц, но и приводить к нагреву частиц и возникновению аномального сопротивления, эти многомасштабные волновые процессы раскрывают многомасштабную природу преобразования энергии при магнитном пересоединении."
В общих чертах рассказав о теории магнитного пересоединения, Мяо Цзяньго взял со столика чашку с водой, отпил глоток, чтобы смочить горло, и продолжил:
"Точный механизм магнитного пересоединения в настоящее время неясен, но в астрофизике принято считать, что высвобождение энергии звезд обусловлено механизмом магнитного пересоединения."
"А с точки зрения проявления, уже наблюдаемые можно разделить на два вида."
"Один вид - это активность на звездах, такая как вспышки на Солнце, активность короны и тому подобное."
"Другой вид - это планеты, такие как Земля, Венера и другие планеты с магнитным полем, которые подвергаются внешнему воздействию космического излучения, солнечного ветра и т.д., образуя плазменную неустойчивость и асимметричное пересоединение."
"В общих чертах ситуация такова, если ты хочешь узнать подробнее, я могу порекомендовать тебе пару учебников и несколько статей."
Выслушав описание своего старого друга, академик Чан Хуасян кивнул, немного подумал и спросил: "А как насчет применения явления и теории магнитного пересоединения?"
"Были ли они за эти годы?"
Благодаря объяснению Мяо Цзяньго, он получил некоторое представление о механизме магнитного пересоединения.
Аэрокосмическая техника все-таки связана с физикой, и хотя он не будет углубляться, но понять эти базовые теории для него не составит труда.
Если механизм магнитного пересоединения действительно имеет потенциал, то больше всего его интересует применимость этой теории.
Были ли ранее научные достижения в других областях, которые имеют отношение к тому, можно ли применить механизм магнитного пересоединения к воздушно-космическому двигателю, все еще имеет немалую ценность для справки.
Мяо Цзяньго кивнул и сказал: "Хотя их немного, но они есть."
"Например, механизм ускорения холодных ионов, спутниковые наблюдения in situ турбулентного магнитного пересоединения, исследования конформации биологических макромолекул и так далее. Развитие этих теорий и технологий имеет определенное отношение к магнитному пересоединению."
Услышав это, академик Чан Хуасян оживился и быстро спросил: "Что такое механизм ускорения холодных ионов?"
Мяо Цзяньго подумал и сказал: "Объяснить это может быть довольно сложно."
Поразмыслив, он подобрал слова и продолжил: "Проще говоря, это использование колебаний плазмы для воздействия на процесс механизма магнитного пересоединения."
"Ты, должно быть, хорошо знаком с технологией управляемого ядерного синтеза, это управление горячей плазмой. А механизм ускорения холодной плазмы - это другое применение."
"Шлейф холодной плазмы обычно состоит из ионов и электронов с энергией ниже 100 эВ, характеризуется низкой скоростью и высокой плотностью. Можно использовать характеристики возбуждения электронных циклотронных свистовых волн и левополяризованных ионных циклотронных свистовых волн (L-волн) в механизме магнитного пересоединения, чтобы возбудить квазипараллельные и антипараллельные свистовые волны, а затем в определенной степени увеличить циклотронный радиус холодных ионов."
"Когда циклотронный радиус холодных ионов увеличивается, их скорость также в определенной степени увеличивается, что и называется механизмом ускорения."
Услышав это, Чан Хуасян оживился, его дыхание участилось.
"То есть, используя механизм магнитного пересоединения, можно ускорять плазму?"
Он и не думал, что получит такой ответ, придя сюда сегодня.
Если существующие технологии могут в определенной степени ускорять холодные ионы, то и ускорение горячих ионов, которое в настоящее время используется в воздушно-космических двигателях, также осуществимо.
Одна десятая скорости света.
Для любой разумной цивилизации, только начинающей осваивать космос, это неотразимая технология.
Даже если они не смогут достичь такого уровня прямо сейчас, они смогут значительно улучшить характеристики существующих электрореактивных двигателей.
Что касается скорости, то увеличить ее вдвое не составит труда, верно?
Согласно расчетам Сюй Чуаня, если действительно потребуется всего полмесяца, чтобы добраться с Земли до Марса, то Марс, который более пригоден для иммиграции, чем Луна, несомненно, станет дальней территорией Китая!
Мяо Цзяньго не думал об этом так много, или, скорее, у него просто не было условий думать об этом.
Кивнув, он сказал: "Теоретически, механизм магнитного пересоединения действительно можно применить к ускорению плазмы."
"Однако..."
"Однако что?"
Мяо Цзяньго покачал головой и продолжил: "Однако, можно ли это сделать, я, честно говоря, не знаю."
"Строго говоря, механизм ускорения холодных ионов - это на самом деле всего лишь теория, а не применение. Физики наблюдали это явление в лаборатории и смоделировали этот процесс магнитного пересоединения с помощью метода 2.5dpic (particle-in-cell)."
"Но этот эксперимент по моделированию не позволяет управлять шлейфом холодных ионов, он может лишь использовать слабое магнитное поле, чтобы в определенной степени влиять на плазму и электроны малой массы."
"И что еще более важно, у физиков до сих пор нет полной теории, объясняющей характеристики возбуждения свистовых волн и механизм ускорения холодных ионов при магнитном пересоединении."
"Не говоря уже об ускорении и управлении тяжелыми ионами большой массы."
"Поэтому..."
Вздохнув, он продолжил: "Прорыв в этой области исследований будет нелегким."
"Не только у нас в стране ведутся исследования, но и за рубежом."
"Если я не ошибаюсь, в США НАСА, компания Нивел, в Японии компания Denso - все они ведут исследования в этой области."
"Но до сих пор нет никаких прорывов, не говоря уже о применении, я даже не видел нескольких статей, связанных с механизмом магнитного пересоединения."
Хотя астрофизика - довольно спокойная область, но это обычно относится к традиционной астрофизике, которая изучает физические свойства Вселенной, звезд (светимость, плотность, температура, химический состав и т.д.), а также взаимодействие звезд друг с другом.
На самом деле, на сегодняшний день астрофизикам обычно приходится применять знания из многих различных областей.
Классическая механика, электромагнетизм, статистическая механика, квантовая механика, теория относительности, физика элементарных частиц и т.д. - все это объекты изучения астрофизиков.
Хотя он и выглядит так, будто целыми днями пьет чай и читает газеты, но как профессор астрофизики Нанкинского университета, он уделяет большое внимание исследованиям, связанным с областью астрофизики.
Если бы это было не так, Чан Хуасян не пришел бы сюда, чтобы обсудить с ним механизм магнитного пересоединения.
"Даже теории нет?"
Чан Хуасян слегка нахмурился, подумал и, достав из кармана статью, которую дал ему Сюй Чуань, протянул ее: "Посмотри на это."