20 Декабря 2017

Энергетика «Звездных войн»

На киноэкранах – восьмой эпизод космической оперы «Звездные войны». И это хороший повод, чтобы подумать, на чем могла бы быть основана реальная жизнь в этой вселенной. Нас интересует, конечно же, энергетика. Скорее всего, там она термоядерная, или еще более продвинутая, но при этом явно низкоуглеродная. Внутри - опрос.
Поделиться в социальных сетях

В интернете можно найти массу публикаций, в которых поклонники «Звездных войн» разбирают технологии, показанные за четыре десятилетия в фильмах. Сам Джордж Лукас, очевидно, не слишком углублялся в такие дебри, предпочитая тщательной научной проработке красивую картинку. Описания различных устройств - от звездолетов до дроидов - встречаются в новеллизациях саги, также много сведений можно почерпнуть из «Вукипедии», онлайн-энциклопедии о вымышленной вселенной. Как и в любой научной фантастике, все технологии – это причудливый сплав реальности и выдумки. Причем, в отличие от физиков или химиков, фантасты всегда могут придумать самое необычное объяснение любому своему изобретению. А нам достается обширное поле для предположений и интерпретаций.

Лазер, плазма или…?

Пожалуй, больше всего теорий разработано для объяснения технологии световых мечей. «Вукипедия» описывает их просто: «Созданный сколь для элегантного боя, столь и для церемоний, световой меч был особенным оружием, сам образ которого был неразрывно связан с миром джедаев. Это был клинок чистой энергии (или, точнее, плазмы), испускаемой из рукояти, чаще всего созданный самим владельцем оружия исходя из его собственных нужд, требований и стиля».

История создания этого оружия весьма подробна: сначала были силовые мечи, в которых «энергия темной стороны Силы, проходя через выращенный в лаборатории кристалл, преобразовывалась в светящийся энергетический клинок». Но они обладали массой недостатков, и первые джедаи предпочитали пользоваться обычным холодным оружием. Но затем они смогли разработать «метод получения сфокусированного пучка энергии». Однако первые световые мечи «все еще были нестабильны и неэффективны: расходовали огромное количество энергии, поэтому работали только в течение короткого промежутка времени».

Следующие разработки были гораздо более устойчивы, но также «страдали от проблем потребления энергии»: джедаям приходилось носить блок питания на поясе, а «мощный кабель сковывал обладателя в движениях и не позволял использовать бросок меча».

Как это часто бывает в мирах, где Добро борется со Злом, «докрутили» технологию до совершенства ситхи – именно темные лорды поместили блок питания и энергоячейку в рукоять, и встроили в конструкцию сверхпроводник, «который трансформировал циклично возвращающуюся энергию от негативно заряженного излучателя обратно во внутреннюю батарею». «С этой модификацией батарея тратила энергию только когда энергетическая петля разрывалась, например, когда световым мечом что-то разрезали. Таким образом была решена проблема питания». В основе меча также использовались некие кристаллы, от которых зависел цвет луча (отметим, что в фильмах разные цвета выбирались для того, чтобы зритель не перепутал, кто с кем дерется). Без батарейки и кристалла меч не стал бы оружием.

«Вукипедия» содержит детальное описание устройства светового меча. В основе рукояти – металлический цилиндр, обычно 25-30 см в длину: «Высокомощный энергетический поток, проходя через систему положительно заряженных фокусировочных линз и активизаторов, образовывал энергетический поток, который вытягивался из базы примерно на метр, а затем, образовывая периферическую дугу, возвращался к отрицательно заряженному кольцеобразному углублению, опоясывавшему эмиттер; при этом образовывалась сложная конфигурация из энергетических полей и дугообразного плазменного шнура, принимавшая форму клинка. Сверхпроводник завершал энергетическую петлю, подавая преобразованную энергию обратно на внутреннюю батарею, где цикл начинался заново».


6741536.jpg

Но все эти подробные описания для нас, землян, особой роли не играют - на нашей планете нет таких технологий. «Наиболее правильным описанием принципа действия светового меча будет следующее: создается плазменная дуга, которая с помощью магнитного поля и фокусирующего кристалла «вытягивается», удерживается в виде длинной тонкой линии… Сегодня мы уже используем технологии, весьма близкие к данному выше описанию принципа действия светового меча. Например, в аппаратах для резки металла на фабриках по всему миру применяется «луч» сверхгорячей плазмы (до 40 000 градусов)», - говорится в одной из публикаций Geektimes, основанной на оригинальной статье портала Gizmodo. Но эта дуга, отмечается там же, очень мала по размеру; в лучшем случае ее можно «растянуть» до 12-15 см, «кроме того, эти устройства потребляют огромное количество электроэнергии».

Другой путь, теоретически доступный землянам, это струна из нескольких нитей, состоящих из углеродных нанотрубок (надо же нам порадовать Анатолия Чубайса из «Роснано»!). Но источник энергии для такого меча придется носить в рюкзаке, нужно будет также решить проблему теплоизоляции рукоятки и, вероятно, надевать специальные светозащитные очки.

В других статьях в качестве основных возможностей создания световых мечей называется лазер. Впрочем, в этом случае нужно будет каким-то образом остановить луч (например, с помощью зеркала). Кроме того, лазерные лучи не смогут сталкиваться друг с другом – такие мечи будут прозрачны. «Вторая проблема – разработанное боевое средство будет потреблять много энергии. А ведь нам нужно совершенно обратное. Лезвию потребуется много сил, чтобы получить возможность разрезать определенные материалы. На это способны сварочные лазеры, которые используются в промышленности. Но стоит учесть, что они оснащены огромным блоком питания и несут затраты в несколько киловатт энергии. В сущности, даже если волшебным образом вам удастся справиться с этой проблемой, то на пути встанет еще одно «но». Лазерному устройству потребуется мощный механизм охлаждения, иначе раскалившаяся рукоятка меча попросту обожжет руку пользователя», - говорится, например, в этой статье.

Во всех эпизодах «Звездных войн» не встретить зарядных устройств или других средств подзарядки световых мечей. Вроде как эти устройства чрезвычайно экономны и способны чуть ли на к самоподзарядке. «Диатоническая топливная ячейка содержала огромное количество концентрированного газа трумпония, который превращался в плазму, когда рукоять нагревалась. Плазменный луч светового меча удерживался особым типом магнитного или электрического поля, который потом преобразовывал плазменную энергию обратно в топливную ячейку, когда меч не находился в бою. Несмотря на то, что ячейки был крайне «энергосберегательными», время от времени их нужно было менять. При этом у топливных диатонических ячеек была естественная способность к перезарядке. Также их можно было «модернизировать» - сделать способным заряжаться избыточно, чтобы световое «лезвие» было сильнее», - пишет, например, портал «Электровести».

А какой могла быть мощность световых мечей? В журнале «Вокруг света» я нашел такую оценку: чтобы разрезать бронированную дверь, мощность меча должна составлять не менее 28 кВт, и это без учета потерь. Вроде бы немного, к тому же существующие на Земле плазменные резаки имеют мегаваттные мощности. Но они, увы, не портативны.

Но есть и другие оценки. «В «Звездных войнах: Эпизод I — Скрытая угроза» Квай-Гон Джинн вставляет свой световой меч в тяжелую дверь, сначала делая глубокий разрез, а затем просто ее расплавляя. Если взглянуть на эту последовательность и предположить, что дверь стальная, учесть время, затраченное на нагрев и плавку металла, можно подсчитать энергию, которой должен обладать такой меч. Выходит где-то 20 МВт. Учитывая средний расход бытовой электросети — примерно 1,4 кВт — одним световым мечом можно запитать 14 тыс. обычных домов, пока не иссякнет батарея. Источник питания такой плотности явно выходит за пределы современных технологий, но, возможно, мы можем допустить, что джедаи знают какой-то секрет. В конце концов, они путешествуют быстрее скорости света», - пишет, например, Илья Хель в статье для Hi-News.ru.

Короче, может, и хорошо, что на нашей планете такого оружия нет и в ближайшей перспективе не появится. Да пребудет с нами Сила!

Перелеты, энергоснабжение и тепло

Межгалактические перелеты – еще одна крайне энергозатратная штука, которой в «Звездных войнах», тем не менее, пользуются все, кто только может. В восьмом эпизоде лишь говориться о том, что корабль повстанцев почти растратил топливо на такие прыжки. Но сколько на них уходит топлива и откуда оно в принципе берется – этого секрета нам не раскрывают.

«Технология межзвездных перелетов пришла в далекую-далекую галактику из-за ее пределов. Считается, что ее подарили человеческим обитателям планеты Кореллия некие кочевники из другой галактики, - объясняется в статье «Мира фантастики». – Принцип межзвездных путешествий в мире «Звездных войн» — так называемые гиперпространственные прыжки. Сначала звездолет разгоняется обычными досветовыми двигателями, а затем включает гипердвигатель, звезды растягиваются в линии, а через несколько часов можно выныривать за тысячи световых лет от места старта. Основную часть пути корабль проходит в гиперпространстве — другом измерении, где законы физики позволяют перемещаться со скоростью, в тысячи раз превышающей световую».

Для перемещения в обычном пространстве корабли во вселенной Лукаса пользуются ионными двигателями, который «обладают высокой экономией и позволяют кораблям двигаться со скоростью до трети световой; этого достаточно, чтобы пересечь планетарную систему за несколько часов», пишет тот же журнал. Для снижения энергопотребления при взлетах и посадках, а также при перелетах жители галактик «Звездных войн» используются компенсаторы гравитации – технологию, которой на Земле нет. Но именно она позволяет героями фильмов быстро перемещаться между планетарными системами, а их кораблям – иметь совершенно не приспособленную с точки зрения земных законов аэродинамики корпуса.

Портал «Электровести» отмечает, что звездные истребители могли использовать солнечную энергию как для подзарядки ионных двигателей, так и для работы пушек . Коллекторы устанавливали прямо на черных крыльях. А гипердрайвы работали на термоядерной реакции (на Земле этим пока не пользуются), но некоторые могли использовать в качестве топлива антиматерию, хранившуюся в специальных контейнерах. «Также в гиперприводе использовался газ тибанна высокой густоты, весьма взрывоопасный. Этот газ добывали на шахтах планеты Крил'Дор в среднем кольце Галактики», - пишет портал. Интересно, не «дочка» ли «Газпрома»?

Планеты, на которых разворачиваются действия фильмов, выглядят по-разному. Некоторые походят на первобытные миры, другие - на подмосковные свалки, третьи - на мечту всех экологов и любителей природы. Тем не менее, практически везде есть та или иная энергетика – только вот какая? Очевидно, нынешние проблемы Земли – глобальное потепление, антропогенное влияние на изменения климата, сокращение выбросов парниковых газов, отказ от угля и других видов ископаемого топлива – для «Звездных войн» не слишком актуальны. В этих мирах явно научились получать энергию не из нефти или угля. При этом газ в качества топлива там используется.

Вообще, фактор энергопотребления — ключевой для любой научной фантастики. Но «Звездные войны» - не «Интерстеллар» и даже не «Звездный путь». «Косвенные свидетельства, присутствующие в ряде литературных произведений по «Звездным войнам», говорят в пользу использования ядерного распада, но явных доказательств нет. Тактического ядерного оружия в киносаге не существует. Взрывы кораблей мало напоминают ядерные. Исполинские энергостанции поражают размерами, но не несут в своих очертаниях ни малейшего намека на принцип действия. Так что же за тип энергии использует исполинская звездная цивилизация в своей повседневной жизни, насыщенной техническими чудесами? Ответ пока остается за кадром», - пишет «Мир фантастики».

На солнечном Татуине красиво смотрелись бы СЭС – экспортный потенциал ГК «Хевел» получил бы небывалое использование! А на бедном Альдераане, вероятно, можно было бы строить крупные ГЭС. Как жители планет решают вопросы с теплоснабжением - тоже не известно. Но, скорее всего, в основе энергетики вселенной «Звездных войн» все же лежат некие мощные технологии, до которых на Земле прогресс дойдет не скоро (об устройстве аккумуляторов, на которых работают дроиды и роботы, можно только догадываться). Эти технологии можно отнести к низкоуглеродным (и даже безуглеродным!), но о том, как они влияют на экологию планет, нам ничего не известно.

Очевидно, нынешние проблемы Земли – глобальное потепление, сокращение выбросов парниковых газов, отказ от угля – для «Звездных войн» не актуальны. В этих мирах явно научились получать энергию не из нефти, газа или угля

Александр Попов шеф-редактор «Кислород.ЛАЙФ»