Início do MHD6
...Com o tamanho de uma lata de cozinha, é um dispositivo contendo um ânodo e um cátodo, este último apresentando-se na forma de um banho de mercúrio. Entre o ânodo e o cátodo: vácuo. Ou seja, um espaço preenchido com vapor saturado de mercúrio, correspondente à temperatura ambiente, com condutividade elétrica tão baixa que impede a passagem de corrente, as eletrodos estando sob tensão (5 kV). Um "trigger" é uma pequena eletrodo localizada perto da superfície do mercúrio. Quando se produz uma descarga entre esse eletrodo e o mercúrio-cátodo, este é vaporizado, e o vapor preenche então a câmara, permitindo a passagem de um arco elétrico. Uma espécie de raio em garrafa fechada. Quando a descarga é iniciada, ela se mantém até que a energia dos capacitores tenha sido dissipada por efeito Joule nos condutores de cobre. Então o vapor de mercúrio se condensa e o ignitron está pronto para um novo ensaio. Um segundo ignitron, do tamanho de uma lata de cerveja, é suficiente para acionar a passagem de corrente, no momento oportuno, nas eletrodos da maquete de ensaio.
...A seguir, o esquema do controle das operações:
...Em 1965, o custo principal desse tipo de experimento estava ligado à eletrônica e ao registro de dados. É claro que, naquela época, os microcomputadores não existiam. A largura de banda dos osciloscópios mais avançados da época (da marca Tektronix, americanos, a válvulas) faria rir hoje: 1 megahertz. Mas, naquelas décadas de 60, seu preço unitário chegava a 40.000 francos. Hoje, poderíamos dividir esse custo por um fator dez, com desempenho equivalente.
As marcas aparecendo nos monitores dos osciloscópios eram fotografadas em filme polaróide. Hoje, todo o registro desses parâmetros do experimento poderia ser feito por um microcomputador de baixo custo, equipado com uma placa especial.
...O registro dos parâmetros da ventoinha era extremamente simples. Bastava dispor, na parede, pares de pequenas agulhas submetidas a baixa tensão. A distância entre essas agulhas era de um milímetro e a tensão era suficientemente baixa para que a corrente não pudesse passar pelo ar argônico rarefeito. Mas quando a onda de choque passava, o simples fato de essas eletrodos estarem imediatamente a jusante da onda, mergulhadas em argônio a 10.000°C, era suficiente para gerar um sinal. Registrando com um "osciloscópio de duas pistas" os sinais emitidos por duas dessas "sondas de ionização", separadas por dez ou vinte centímetros e localizadas a montante da tocha, era possível medir a velocidade da onda de choque, e, por cálculo, deduzir todos os parâmetros gasodinâmicos: temperatura, pressão, grau de ionização, condutividade elétrica. Outros osciloscópios eram necessários para realizar medições complementares. Para proteger esses osciloscópios dos fortes ruídos emitidos pelos descarregadores da câmara de alta pressão e, em geral, por todos os elementos da comutação elétrica, esses instrumentos, conectados às sondas por cabos coaxiais blindados, eram colocados dentro de uma gaiola de Faraday, na qual também se localizavam os experimentadores.
...Aqui está, portanto, a descrição da instalação experimental que permitiria verificar a validade da teoria que desenvolvemos entre 1975 e 1980, sobre a viabilidade da evolução de um objeto a velocidade supersônica em um gás, sem a criação de onda de choque. Resta mencionar a maneira de evidenciar a anulação dessas ondas. Pode-se então utilizar um método clássico e comprovado, criando um sistema de linhas horizontais, fazendo interferir dois raios luminosos, um atravessando o jato de ensaio e o outro passando por fora. Uma onda de choque representa uma queda abrupta na densidade do gás, que se traduz por uma variação no índice de refração. Assim, as ondas de choque são classicamente detectadas por esse procedimento. A seguir, à esquerda, a aparência típica do "salto de franja" devido à presença de uma onda de choque oblíqua, aderindo à borda de ataque de um perfil de asa. À direita, a mesma imagem, ondas de choque anuladas.
...O plasma de argônio a 10.000°C é bastante luminoso, de modo que a fonte a ser utilizada será um pequeno laser de hélio-neônio, emitindo luz mais intensa que a do plasma.
...No final dos anos 80, calculamos, Lebrun e eu, todos os parâmetros de tal experimento, no contexto de sua tese de doutorado financiada pelo CNRS. Estou convencido de que esse experimento teria funcionado na primeira tentativa, como todos os experimentos de MHD que tentei anteriormente em laboratório, em tubo de choque. Lembro-me especialmente de um experimento de 1966 (sobre o qual falarei em um documento futuro), cujo objetivo era fazer funcionar um gerador MHD em "bitemperatura", ou seja, com temperatura eletrônica (10.000°C) sensivelmente superior à do gás de ensaio (6.000°C). O obstáculo era então a "instabilidade de Vélikhov" (que anulou todos os esforços em MHD realizados em muitos países). Uma artimanha permitiu contornar esse obstáculo, e o experimento funcionou na primeira tentativa. Apresentei então esse trabalho no colóquio internacional de Varsóvia, em 1967. Mas a atmosfera desagradável que reinava naquele laboratório me obrigou a deixá-lo e mudar de disciplina, tornando-me astrofísico. Meu aluno, Jean-Paul Caressa, recuperou todo o tema de pesquisa, que tornou sua tese (embora não tenha claramente compreendido uma só palavra sobre as sutilezas da instabilidade de ionização de Vélikhov, cuja anulação era a chave do experimento), o que lhe valeu o prêmio Worthington e, posteriormente, lhe permitiu tornar-se diretor do laboratório de aerotermofísica de Meudon, e depois diretor regional do CNRS para a região Provença-Alpes-Costa Azul.
O que aconteceu com esse projeto.
...No meio dos anos 80, consegui interessar o Diretor-Geral do CNRS, Pierre Papon, por esse tema de pesquisa. Ele nos apoiou, com o respaldo de seu adjunto Michel Combarnous, diretor do departamento de Ciências Físicas da Engenharia. Naquela época, já estava em exercício no Observatório de Marselha, local pouco adequado para instalar tais experimentos. Combarnous então nos encontrou um laboratório de acolhimento, o do professor Valentin, em Rouen. O CNRS deveria financiar parte da operação, com o exército supostamente fornecendo um complemento. Mas, rapidamente, os militares exigiram que eu fosse totalmente afastado desses trabalhos, por razões que nada têm a ver com a ciência. Com a mudança na direção do CNRS, perdi o apoio de Papon e de Combarnous. A bolsa de Lebrun tendo sido esgotada, nada foi feito para permitir que ele continuasse seus trabalhos.
...A equipe de Rouen, totalmente inexperiente em MHD (mas com um antigo tubo de choque), acumulou erros. O dinheiro acabou sendo desperdiçado sem resultado (as tochas MHD e as instalações elétricas de potência, construídas por esses amadores, explodiram uma após a outra).
...Tudo isso é muito lamentável. Em um futuro próximo, colocarei em um CD-ROM todos os elementos, tanto teóricos quanto experimentais, capazes de permitir a um laboratório interessado realizar com sucesso esse tipo de experimento, relativamente simples. A descrição presente, embora breve, permite perceber, dada a redução do custo do equipamento eletrônico, que esse tipo de pesquisa está ao alcance de uma escola de engenharia ou do departamento de física de uma universidade norte-americana de segunda categoria. Mas duvido fortemente que tais atividades possam se desenvolver na França, onde a pesquisa civil está muitas vezes (especialmente nesses domínios) sob o controle dos militares.
...Pode-se pensar que eles desejam manter a exclusividade. Nem mesmo isso. Após investigação, parece que catorze anos depois (após meu afastamento forçado, em 1986), a "MHD militar" permaneceu totalmente inexistente.
...Se esse experimento tivesse funcionado, teríamos então considerado experimentos com gás frio (ar atmosférico). Um experimento interessante (que foi totalmente frustrado em 1979 por uma equipe de Toulouse, do "GEPAN", em condições, digamos, "humanamente desagradáveis") diz respeito à supressão da turbulência de rastro atrás de um cilindro, que havíamos conseguido em 1975 em hidráulica.
...Voltemos ao esquema da máquina MHD cilíndrica mencionada anteriormente.
...Mencionamos acima a maneira como utilizamos esse arranjo para suprimir a onda de proa diante desse objeto. Mas, se nos limitarmos a parâmetros de interação mais baixos, podemos, em um fluido em repouso, criar um escoamento induzido bastante interessante.
...O escoamento pôde, naquela época, ser evidenciado com fios coloridos (para a pequena história: na cozinha do meu colega e amigo Maurice Viton, astrônomo no laboratório de astronomia espacial, que, na ocasião, filmou um belo filme em 16 mm).
...Colocada em um escoamento fluido com velocidade moderada, essa maquete permite suprimir totalmente o rastro turbulentíssimo que se estabelece classicamente a jusante de um cilindro cujas geratrizes são perpendiculares ao escoamento. Minha ideia, portanto, desde 1979, foi tentar evidenciar, com um simples microfone colocado na parede, a desaparição da turbulência (barulhenta), durante experimentos em regime subsônico no ar à pressão atmosférica. No princípio, a manipulação era simples. Dois solenoides laterais poderiam fornecer alguns milhares de gauss continuamente, amplamente suficientes. Restava resolver o problema da ionização nas proximidades da maquete.
...Em um relatório que apresentei ao GEPAN, em 1979, intitulado "perspectivas em magneto-hidrodinâmica", os princípios desse experimento foram descritos. Sugeri usar micro-ondas em 3 gigahertz para criar a ionização adequada. Essas pessoas, portanto, montaram, sem meu conhecimento, o seguinte experimento, utilizando uma fonte de HF de potência muito alta (pulsada a 500 hertz, potência de pico: 1 MW).
...As micro-ondas eram conduzidas lateralmente na tocha por meio de um grande guia de ondas de 10 cm por 10 cm, terminando em uma janela de teflon.
...O engenheiro encarregado do projeto, Bernard Zappoli, dependente diretamente do chefe do GEPAN na época, Alain Esterle, imaginou que poderia criar, por meio dessa injeção transversal de micro-ondas, uma ionização que preencheria toda a seção do jato, nas proximidades da maquete. Ignorando completamente o fenômeno de ionização por HF, obteve um resultado que o deixou profundamente perplexo. A ionização ocorreu, mas se limitou aos poucos milímetros de gás adjacente à janela de teflon.
...Ocorre que ionização implica plasma. É bem conhecido que os plasmas são excelentes blindagens para ondas eletromagnéticas; caso contrário, poderíamos comunicar livremente por rádio com os astronautas durante a fase de reentrada atmosférica.
...É lamentável que esse bom rapaz não tenha procurado meus serviços naquela época. Eu teria resolvido o problema em um instante. De fato, onde deveria ocorrer a ionização? Ao redor da maquete. Sua solução, portanto, seria fazer chegar essa HF pelo interior de uma maquete oca (um simples tubo de PVC como o usado por encanadores). Duas palhinhas de ferro compradas na farmácia local teriam então garantido uma excelente difusão dessas micro-ondas, as quais, atuando sobre o ar imediatamente em contato com a maquete, teriam criado ao redor dela uma envoltória de gás ionizado bem homogênea.
...A manipulação teria provavelmente funcionado na primeira tentativa, como todas as que tentei em minha carreira de pesquisador.