Η ηλεκτρομαγνητική πρόωση.
Ένα προηγούμενο σχέδιο, που δείχνει τη ροή που προκαλείται από τις δυνάμεις Lorentz γύρω από ένα κύλινδρο, αποδεικνύει ότι αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την πρόωση ελαφρών ή ναυτικών μηχανημάτων. Ωστόσο, η κυλινδρική μορφή φαίνεται ότι δεν είναι η πιο κατάλληλη. Είναι τότε εύκολο να προχωρήσουμε σε σφαιρική μορφή, προσθέτοντας σε ένα τέτοιο αντικείμενο μία δακτυλίδα ηλεκτροδίων.
Ένας σύστημα περιστρεφόμενου διακόπτη επιτρέπει τη διαδοχική τροφοδοσία δύο διαμετρικά αντίθετων ηλεκτροδίων, όπου το ένα λειτουργεί ως ανόδος και το άλλο ως κάθοδος. Το σύστημα πρέπει να συζευχθεί με ένα πεδίο μαγνητικό που περιστρέφεται. Δεν είναι απαραίτητο, σε αυτή την περίπτωση, να υπάρχει μαγνήτης στο εσωτερικό του μοντέλου, στερεωμένος σε άξονα (παρόλο που αυτό είχαμε κάνει σε πειράματα υδραυλικής το 1976, τοποθετώντας ένα περιστρεφόμενο μαγνήτη στο εσωτερικό μιας μπάλας πινγκ-πονγκ). Όλοι οι φυσικοί γνωρίζουν ότι, αν τοποθετήσουμε τρία σολενοειδή σε γωνία 120° και τα τροφοδοτήσουμε με ρεύματα που είναι κατάλληλα διαφοροποιημένα, προκύπτει το ισοδύναμο ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού διπόλου. Το αποτέλεσμα είναι:
Αν το πείραμα ακύρωσης της συγκρούσεως κύματος είχε επιτύχει γύρω από ένα λεπτό προφίλ, είχαμε προγραμματίσει να επαναλάβουμε τη διαδικασία με ένα τέτοιο μοντέλο, πολυηλεκτροδίων και με περιστρεφόμενο πεδίο, όλο αλλά συγχρονισμένα με εκκενώσεις πυκνωτών.
Η εξέταση σε ψυχρό αέρα θα είχε επίσης ενδιαφέρον. Αρκούσε να χρησιμοποιήσουμε το μοντέλο ως ραδιοφωνική κεραία. Είχαμε πραγματοποιήσει, από το 1978, πολύ ενδιαφέρουσα έρευνα σε αυτό το θέμα. Και πάλι, η ιονισμός θα είχε επικεντρωθεί σε μία συγκεκριμένη περιοχή γύρω από το αντικείμενο.
Τα λεπτά αεροδυναμικά μηχανήματα.
Όμως το πιο ενδιαφέρον πείραμα θα αφορούσε το θέμα του λεπτού MHD αεροδυναμικού μηχανήματος (δημοσίευση στα Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, 1975, με τίτλο "Μετατροπείς MHD νέου είδους"). Πρόκειται για μηχάνημα χωρίς ηλεκτρόδια.
Θεωρήστε ένα σολενοειδές που διαρρέεται από εναλλασσόμενο ρεύμα. Δημιουργεί στο περιβάλλον αέρα ένα επαγόμενο πεδίο, το οποίο μπορεί να συνοδεύεται από ροή ενός ρεύματος, το οποίο συνδέεται με ένα δευτερεύον πεδίο που αντιστέκεται (κανόνας Lenz) στη μεταβολή του πεδίου που το επεξεργάζεται.
Το επαγόμενο ρεύμα (i), που δημιουργεί κλειστές καμπύλες, αλληλεπιδρά με το πεδίο επαγωγής B(t) προκαλώντας δυνάμεις Lorentz σε ακτινική κατεύθυνση, εναλλάξ κεντροφόβες και κεντρομόλες. Για παράδειγμα, στην παραπάνω εικόνα, τη χρονική στιγμή t₀ οι κατευθύνσεις του πεδίου B (διέγερσης) και της πυκνότητας ρεύματος J (επαγόμενο πεδίο, που διαρρέει την αεριώδη μάζα) θα δημιουργούσαν μία κεντρομόλο ακτινική δύναμη.
Στη χρονική στιγμή t₁ αυτή η δύναμη θα ήταν κεντροφόβη.
Αν το αέριο που πλησιάζει το δίσκο με το εσωτερικό σολενοειδές δεν έχει ιονιστεί, δεν θα συμβεί τίποτα σημαντικό. Αν όμως το αέριο ιονιστεί, θα ταλαντώνεται από ένα σύστημα δυνάμεων που εναλλάσσονται μεταξύ κεντροφόβων και κεντρομόλων, όπως σε έναν ανακινητήρα.
Μπορούμε να φανταστούμε ένα σύστημα πρόωσης, διαμορφώνοντας την ιονισμό με χρονική μοντάριση στις επάνω και κάτω πλευρές, έτσι ώστε η μάζα του αέρα που βρίσκεται πάνω από το μηχάνημα να είναι ηλεκτρικά αγώγιμη όταν οι δυνάμεις είναι κεντροφόβες:
και αντίστροφα, όταν οι δυνάμεις είναι κεντρομόλες, να είναι αγώγιμη η μάζα του αέρα που βρίσκεται κάτω από το μηχάνημα:
Έτσι θα επιτευχθεί ένα σύστημα δυνάμεων που θα προκαλέσει μία ισχυρή ροή του αέρα γύρω από το μηχάνημα:
Η σχέση (Comptes Rendus της Ακαδημίας Επιστημών της Παρισιού, 1975) είναι ελκυστική. Ωστόσο, πρέπει να βρεθεί ένας τρόπος για να δημιουργηθεί αυτός ο παλμικός ιονισμός κοντά στην επιφάνεια. Το πρόβλημα είναι δύσκολο, επειδή το χρονικό διάστημα κατά το οποίο κάνουμε τον αέρα αγώγιμο πρέπει να είναι τάξης μεγέθους μικρότερο από το χρόνο διέλευσης της αεριώδους μάζας γύρω από το αντικείμενο. Αν θεωρήσουμε ένα αντικείμενο που διασχίζει με 3000 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, και χαρακτηριστική μήκος δέκα μέτρα (διάμετρος του μηχανήματος), αυτό οδηγεί σε χρόνους της τάξης της χιλιοστού του δευτερολέπτου, πράγμα που δεν είναι απίθανο με παλμική εκπομπή μικροκυμάτων στα 3 γιγαχέρτζ. Οι επιφάνειες επάνω και κάτω της μηχανής θα έπρεπε να είναι επενδυμένες με μικρούς κλυστρόν, που εκπέμπουν εναλλάξ και αποσπούν ελεύθερα ηλεκτρόνια από τα μόρια του αέρα.
Μία άλλη λύση είναι ενδεχομένως πιο ενδιαφέρουσα. Γνωρίζουμε ότι αν βομβαρδίσουμε μόρια με ηλεκτρόνια που έχουν καλά ρυθμισμένη ενέργεια, συμβαίνει προσκόλληση ηλεκτρονίων. Κάποια μόρια αποκτούν ένα περιττό ηλεκτρόνιο και γίνονται αρνητικά ιόντα, με πολύ σύντομη διάρκεια ζωής, κάτι που είναι ενδιαφέρον στην περίπτωση που μας απασχολεί.
Τα πυροβόλα ηλεκτρονίων στην περιφέρεια θα έχουν τη μορφή μικρών παγίδων. Το απλό αυτό αρχικό είναι: ένα σολενοειδές δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο με την παρακάτω διάταξη:
Αυτό το πεδίο, κάθετο στην επιφάνεια, μειώνεται σύμφωνα με την απόσταση από αυτή. Σε αυτό συνδέεται μία μαγνητική πίεση:
Στη δεξιά εικόνα, μία ηλεκτρική απόκρουση που εκρήγνυται μεταξύ μίας κεντρικής ηλεκτροδίου και μίας ενδοφερμάτιας θα εκτοξεύσει τα ηλεκτρόνια σε περιοχές όπου η μαγνητική πίεση είναι λιγότερο έντονη, δηλαδή μακριά από την επιφάνεια, με ενέργεια που εξαρτάται από την τιμή του B. Αν αυτή είναι σωστά ρυθμισμένη, αυτοί οι ρεύματα ηλεκτρονίων θα προκαλέσουν τη δημιουργία στον αέρα αρνητικών ιόντων, αποτελεσματικά μέσα για το ρεύμα που επηρεάζεται από τη μεταβολή του πεδίου επαγωγής B, που δημιουργείται από το ενδοφερμάτιο σολενοειδές (βλ. παραπάνω). Η μέγιστη αεροδυναμική απόδοση επιτυγχάνεται όταν δράσουμε στη γαστρική στρώση που βρίσκεται αμέσως δίπλα στην επιφάνεια (όπως ονομάζεται "στρώση ορίου"). Ωστόσο, προκύπτει τότε ένα πρόβλημα συγκράτησης πλάσματος, που μελετήθηκε εμπειρικά κατά τη διάρκεια πειραμάτων σε χαμηλή πίεση, και λύθηκε γρήγορα.
Το μαγνητικό πεδίο B που δημιουργείται από ένα εκτατικό σολενοειδές συνδέεται επίσης με μία μαγνητική πίεση. Αυτή μειώνεται όσο απομακρύνεται από το επίπεδο συμμετρίας. Κάθε ηλεκτρική απόκρουση είχε τότε την τάση να απομακρυνθεί σημαντικά από την επιφάνεια, γίνοντας έτσι ακατάστατη.
Η λύση ήταν να χρησιμοποιήσουμε όχι ένα, αλλά τρία σολενοειδή, δύο μικρότερα σολενοειδή δευτερεύοντα που επέλεξαν το ρόλο σολενοειδών συγκράτησης.
Σε μία δεδομένη χρονική στιγμή, τα ρεύματα που διαρρέουν:
- Το εκτατικό σολενοειδές
- Τα δύο σολενοειδή συγκράτησης
έχουν αντίθετη φορά. Η γεωμετρία επιτρέπει τη δημιουργία, κοντά σε μία κοίλη επιφάνεια, ενός ανοδικού πεδίου μαγνητικής πίεσης που θα πλάσει την ηλεκτρική απόκρουση στην επιφάνεια, κρατώντας τη στη στρώση ορίου (πρακτικά, για μηχάνημα δεκάδων μέτρων διαμέτρου, σε στρώση πάχους μερικών εκατοστών).
Αυτά τα πειράματα συγκράτησης στην περιφέρεια ήταν από τα πιο εντυπωσιακά που εκτελέσαμε στα τέλη της δεκαετίας του '70, με υλικά περιορισμένα.
Γενικώς, το μη