У прокат вийшла нова стрічка франшизи — «Соло. Зоряні війни. Історія», і це хороший привід повернутися до одвічного питання: що таке бластер якщо дивитися з позицій земної фізики? Чи є він лазером чи радше щось ближче до плазмової технології? І чи взаємодіють такі постріли зі світловими мечами так, як ми бачили це на екрані? На ці питання відповідає фахівець із фізики плазми Мартін Арчер з Університету Королеви Марії у Лондоні — тут наведено повний переклад його матеріалу для The Conversation.
Плазма: четвертий стан матерії й ключ до розуміння
Ключова ідея, яка повторюється в поясненнях про технології «Зоряних воєн», — це плазма. У матеріалі наголошується: плазма — це «четвертий стан матерії», окремий від твердого, рідкого й газоподібного. Вона утворюється тоді, коли газ настільки нагрівається або енергійно збуджується, що його частинки втрачають або набувають електричного заряду. У підсумку в системі з’являються вільно рухомі заряджені частинки, які починають активно реагувати на електричні та магнітні поля.
Автор зауважує, що плазма в природі зустрічається дуже часто — особливо в космічному середовищі — тоді як на Землі вона виникає рідше й зазвичай може бути отримана лише в лабораторних умовах. Саме можливість створення плазми контролюваним способом відкриває шлях до реалізації концептів, які в художній літературі й кіно називають «енергетичною зброєю».
Що таке плазмоїди і чому вони важливі
У поясненні фігурує термін «плазмоїд» — це обмежена конфігурація плазми, яка разом із породженими в ній магнітними полями може зберігати певну форму й структуру. Такі утворення не лише теоретична абстракція: у природних умовах плазмоїди виникають, зокрема, у межах магнітосфери Землі під час процесів, що називаються перебудовою магнітних з’єднань. Ця перебудова — своєрідне вибухове переконфігурування ліній магнітного поля — супроводжується інтенсивним переміщенням заряджених частинок.
Наслідки цих процесів нам добре знайомі: під час перебудови заряджені частинки піднімаються у верхні шари атмосфери й породжують полярні сяйва. Також із поверхні Землі можуть викидатися великі обсяги плазми, що формують плазмоїди. Водночас у лабораторіях такі структури поводяться інакше: без додаткового утримання вони швидко розширюються й розсіюються в повітрі, втрачаючи свою щільність і форму.
Щоб тримати плазму в компактному вигляді, потрібні магнітні поля. Саме магніти допомагають стримувати гарячу й сильнопроточну плазму, не даючи їй розлетітися. Але у випадку мобільної стрілецької зброї — коли плазмоїд має пролетіти від зброї до мішені — забезпечити стабільність зовнішнім магнітним полем практично неможливо.
Як плазма «самоутримується»
Рішення цієї проблеми криється у властивостях самої плазми: завдяки високій електропровідності плазма дозволяє збуджувати в собі електричні струми, і ці струми, у свою чергу, породжують власні магнітні поля. Так виникає механізм самоутримання — струми формують замкнену структуру, яка утримує плазмовий потік у межах плазмоїда. Такі самостійні конфігурації називають сферомаками, і впродовж останніх двадцяти років інтерес до них у фізиків плазми відновився.
Реальні прототипи та історія розробок
У матеріалі згадується, що на практиці вже існують пристрої й експерименти, які наближаються до ідеї «плазмового снаряда». Один із підходів — плазмовий рельсотрон: це система, де за допомогою зовнішнього магніту збуджуються струми безпосередньо в плазмі, а сама плазма при цьому розганяється до високих швидкостей. В експериментах із сферомаками плазму вдавалося розганяти до швидкості 200 кілометрів на секунду на коротких інтервалах часу — до сотень мікросекунд.
Такі цифри вказують: на принциповому рівні використання плазми як далекобійної «енерго-куля» технічно можливо. Разом із тим у статті наголошується на масштабних хідних проєктів, які працювали в цьому напрямку в минулому.
Починаючи з 1970-х років Дослідницька лабораторія ВПС США в Албукерці (штат Нью-Мехіко) в рамках програми “SHIVA Star” займалася різними розробками в галузі фізики плазми. Одне з досліджень під назвою MARAUDER (“magnetically accelerated ring to achieve ultrahigh directed energy and radiation”, або “магнітно посилене кільце для створення надвисоких енергій і радіації”) використовували для створення плазмових кілець і куль, що могли діяти як зброя.
За результатами цих робіт створювалися тороподібні кільця плазми й кулі блискавок, які при зіткненні з мішенню викидали значну теплову й механічну енергію, а також могли спричиняти сплески електромагнітної радіації, що порушували роботу електроніки. Однак інформація про ці розробки після 1993 року була засекречена.
У матеріалі звертають увагу на ще один тривожний факт: температури в таких снарядах досягають величин, що майже в тисячу разів перевищують температуру на поверхні Сонця. Разом з достатнім запасом плазми це робить такі пристрої смертельно небезпечними і надзвичайно руйнівними.
Бластер проти світлового меча: як поводяться плазмові струмені
Автор проводить паралелі між бластерами та світловими мечами: зовні розряд бластера виглядає схожим на «леза» світлового меча — це фактично пучок розпеченої плазми у вигляді компактного снаряда. Однак при зіткненні двох потоків плазми, обмежених магнітними полями, може статися перебудова магнітних з’єднань. Це означає, що при контакті двох таких потоків відбувається вибухоподібна рекомбінація полів і частинок, яка руйнує конфігурації обох структур.
Звідси випливає цікавий висновок про взаємодію бластера і світлового меча: якщо обидва об’єкти — це плазмові структури, то при прямому зіткненні їхні магнітні поля і струми можуть спричинити перебудову та вибух. У такому випадку вибух знищив би і мечі, і їхніх власників, які стоять поруч. Але оголошена перевага бластера в тому, що він зазвичай застосовується з дистанції: стрілець знаходиться на відстані від місця конфлікту й уникає безпосередніх наслідків вибуху, що виник би при зустрічі великих плазмових потоків.
Що це означає для фантастики й реальності
У тексті робиться підсумкова думка: багато технологічних образів «Зоряних війн» опираються на реальні фізичні явища й розробки. Бластери, уявлені як далекобійна плазмова зброя, мають реальні прототипи в лабораторних і військових експериментах. Хоча повна фантастична інтерпретація серії дозволяє пропустити через оповідь багато умовностей, наукова сторона показує, що бластер у світі кіно може базуватися на реально здійсненній фізиці плазми.
І, можливо, це пояснює популярність таких образів: коли художня уява опирається на справжні явища й технології, фантастика здається ближчою до можливого. Як підсумок, матеріал наводить кульмінаційну ремарку з фільму — «Замшілі релігії та стародавня зброя не зрівняються з хорошим бластером у вас в руках» — і зазначає, що в контексті описаних явищ Ган Соло, мабуть, мав рацію.
Цей текст — адаптований переклад колонки Мартіна Арчера для The Conversation.
