Magnetohidrodinâmica MHD explicações e história

MHD

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... O que é a MagnetoHidrodinâmica, abreviada como MHD? É a arte e a maneira de agir sobre um fluido, líquido ou gás, aplicando-lhe forças eletromagnéticas, desde que ele seja suficientemente condutor de eletricidade. Nesse caso, fala-se então de acelerador MHD. Também é a arte e a maneira de transformar a energia cinética de um fluido em energia elétrica. Nesse caso, fala-se então de gerador MHD. Mais geralmente, sempre que houver uma conversão direta de uma forma de energia em outra forma de energia (cinética, eletromagnética), fala-se então de conversor MHD.

... Para se iniciar na MHD, veja minha quadrinha "O Muro do Silêncio" (bem nomeado) no "cd-Lanturlu".

... Nos anos sessenta, a França estava realmente à frente nesse campo. Poderia-se dizer: por acaso. Um grande esforço de pesquisa em MHD havia sido iniciado no início dos anos sessenta, em muitos países: Inglaterra, URSS, EUA, França. Países como Alemanha, depois Japão, juntaram-se a esse grupo mais tarde. O objetivo era então desenvolver geradores MHD que, em princípio, poderiam ter rendimentos muito superiores aos das máquinas térmicas (até 60%). As fontes de energia eram de duas naturezas: combustão de hidrocarbonetos ou energia nuclear. Para que o processo fosse rentável, era essencial que o fluido, do qual se pretendia extrair a maior quantidade possível de energia cinética, tivesse uma condutividade elétrica suficiente. Mas, em princípio, todos os gases são maus condutores de eletricidade. Na verdade, são até mesmo... isolantes. Fizeram então tudo o que parecia possível para dotar esses gases de uma condutividade elétrica importante, "espalhando" elementos alcalinos com baixo "potencial de ionização" (essencialmente césio). Mas os resultados revelaram-se decepcionantes, apesar das grandes quantias investidas nessa pesquisa, em uma época de forte crescimento econômico. Então, pensou-se em operar esses geradores "com duas temperaturas", dotando o gás de elétrons livres com uma temperatura mais elevada que a do próprio gás, constituído por átomos. Mas uma instabilidade terrível, descoberta teoricamente em 1964 por E. Velikhov (que mais tarde se tornou vice-presidente da Academia de Ciências da URSS), arruinou todos esses planos, já no final dos anos sessenta. No meio dos anos setenta, a maioria dos países abandonou, exceto a URSS, que manteve, até seu colapso econômico, um esforço importante nesse setor de pesquisa.

... Quando fui designado para o Instituto de Mecânica dos Fluidos de Marselha, em 1965, encontrei uma pequena equipe, reunida em torno de um pesquisador: Georges Inglesakis, que havia realizado, inspirando-se em trabalhos feitos nos EUA por um pesquisador suíço, Bert Zauderer, experiências de conversão direta utilizando como fonte de rajada de gás o que se chamava um "tubo de choque". As experiências eram de duração muito curta (menos de cem microsegundos), mas o interesse estava no fato de que o gás expulso a alta velocidade (mais de 2500 m/s), sob alta pressão (um bar), também era muito quente (dez mil graus), portanto, muito bem condutor de eletricidade. Nesse caso, tornava-se possível simular esses geradores MHD dos quais se sonhava, comprimindo, ou seja, aquecendo e expulsando através de uma bocal gases que, em condições normais, são maus condutores de eletricidade, como o argônio, mas que se tornavam condutores na temperatura em que eram levados. Claro que essas experiências não tinham nenhum interesse no plano estritamente industrial. O que fazer com um gerador que só pode funcionar, todas as horas, durante um décimo de milionésimo de segundo, mesmo que nesse momento libere vários megawatts? Na época, ninguém percebeu (exceto os soviéticos) que esses geradores impulsivos encontrariam um dia seu reemprego no que deveria se chamar mais tarde a "guerra das estrelas" e sobre o qual falarei no site.

... O leitor aprenderá, posteriormente, e talvez com surpresa, que o pai da MHD soviética não foi outro senão o genial Andrei Sakharov (também pai da primeira bomba H russa). Sakharov não era um pesquisador, era um inventor e um visionário. Ninguém, nesse Instituto de Marselha onde eu havia chegado, suspeitava das reais possibilidades da MHD. No entanto, alguns resultados espectaculares foram obtidos. Em 1967, dois anos após minha entrada no laboratório, graças a uma artimanha, redescoberta quinze anos mais tarde por um japonês, consegui fazer funcionar pela primeira vez um gerador bitemperatura (sempre durante essas rajadas curtas), aproveitando a velocidade da instabilidade de Velikhov (que se desenvolvia em um milionésimo de segundo). Experiências de aceleração do plasma também foram realizadas com sucesso, com ganhos de velocidade de 5 km/s em apenas dez centímetros de comprimento do bocal. Mas tudo isso passou totalmente despercebido, no fundo da desorganização geral.

... Na França, a pesquisa é, em princípio, "dirigida". Organismos como o CNRS ou outros possuem então "programas". O problema é que as pessoas que estabelecem esses programas e aquelas que têm as ideias, que realizam as pesquisas, não são as mesmas pessoas. Não sei se você já cortou a cabeça de um pato com um machado. Todo mundo sabe que a besta é capaz de correr rapidamente depois disso. A pesquisa francesa é um pouco como esse pato sem cabeça, a situação sendo agravada pelo fato de que as instâncias de pesquisa francesas dependem estreitamente:

• Do exército

• Dos politécnicos

... Quando compreendeu tudo isso, geralmente após longos anos de dificuldades, resta apenas voltar-se para o único domínio de pesquisa onde se pode considerar trabalhos de longo prazo: a pesquisa teórica.

... Abandonei toda pesquisa em MHD em 1987, depois de insistir por dez anos após o encerramento oficial dos programas de pesquisa franceses. Abandonei porque fui forçado e compelido a fazê-lo. Expliquei isso em diferentes livros. Retomarei tudo isso nesta seção do meu site MHD. No coração dessa pesquisa havia uma ideia fascinante: é possível fazer evoluir um veículo no ar a velocidade supersônica, e até hipersônica, em ar denso, sem criar um "Bang", onda de choque? Um estudante, Bertrand Lebrun, fez uma tese de doutorado sob minha orientação, nesse sentido. Nossos trabalhos teóricos, acompanhados de muitas publicações científicas em revistas de nível elevado e comunicações em congressos internacionais, responderam afirmativamente (ver a lista no final do documento acessível pelo link). No meio dos anos oitenta, consegui convencer o Diretor Geral do CNRS, Papon, a nos ajudar a montar uma experiência. Créditos foram liberados. A ideia era trabalhar novamente em experiências de curta duração, utilizando o "tubo de choque" como sopro quente. Um laboratório de Rouen ainda possuía uma dessas... antiguidades. Além disso, recuperamos um importante equipamento, vestígio do primeiro "tokamak" de Fontenay-aux-Roses. Papon ficou feliz, vendo "que iríamos fazer pesquisa de ponta com equipamento de rejeito". No final dos anos oitenta, estávamos a dois dedos de conseguir. Mas o exército estragou o projeto, deliberadamente. Tivemos a prova disso posteriormente, que publiquei em um livro.

... O exército, por definição, tem todos os direitos, na medida em que se fundamenta no critério da confidencialidade de defesa. É fácil imaginar o valor estratégico que poderia representar um "míssil de cruzeiro MHD", único capaz de pular colinas em velocidade hipersônica (para não iniciado: todos os mísseis de cruzeiro atuais são subsônicos). O fato de o exército ter querido, naquela época, proibir que essa pesquisa fosse feita em contexto civil poderia ter sido compreensível, na medida em que teria prosseguido essas pesquisas em seus próprios santuários, longe dos olhos indiscretos. No entanto, treze anos depois, revelou-se que os militares franceses simplesmente não eram capazes de prosseguir essas pesquisas e que elas foram simplesmente abandonadas, bastante rapidamente, por falta de... competências. A investigação que foi realizada chegou apenas à seguinte conclusão:

Não há MHD militar francês

... Isso na época em que um grupo de militares originários do IHEDN (Institut des Hautes Etudes de la Défense Nationale) levanta um grito de alarme, em uma folheto publicado em julho de 99. Eles mencionam uma fantástica vantagem dos americanos no setor, tocam o alarme. Veremos posteriormente que essas preocupações poderiam ser fundamentadas. Estou até convencido de que elas as têm e me explicarei. Mas o que é grotesco é que entre aqueles que se preocupam com essa situação há muitos dos que, entre 1976 e 987, foram os grandes responsáveis pela falência do esforço francês em MHD. Visão curta, incompetência. O que é mais extraordinário é que sejam essas mesmas pessoas que estendem a mão, pedem "uma resposta em termos de ação", energética, pedem que lhes sejam dadas cartas brancas, enquanto são os principais responsáveis pelo nosso atraso nesse setor. Com ar de conspiradores, esforçam-se para deixar entender que seus porta-vozes são apoiados por fortes competências tecnico-científicas. Na realidade, não é verdade. Tudo isso é, infelizmente, uma gesticulação bastante lastimosa e, além disso, inútil, pois é ... muito tarde.

... O que é difícil de suportar para o pesquisador que sou é ver, além disso, uma pessoa desprovida de qualquer competência científica falando na televisão dizendo "sabemos agora como fazer evoluir uma máquina a velocidade supersônica sem criar um Bang". Pensei então que era bom que o estudante, o professor, o engenheiro, o contribuinte, o homem da rua, e até ... o político fossem avisados, tivessem elementos de avaliação para que não fossem novamente considerados imbecis, vinte e três anos depois.

... Como entrada, o leitor encontrará, clicando no link a seguir, uma apresentação bastante simplificada dessa famosa manipulação de MHD, aquela que sonhávamos fazer, que calculamos totalmente e que teria (como todas as manipulações que fiz nesse campo) funcionado na primeira tentativa. Uma manipulação que a burocracia militar foi incapaz de levar a cabo.

.. Como isso é possível? Não subestime os militares (e os politécnicos). Lembre-se da frase de Clemenceau, no momento da guerra de 14-18: "A melhor maneira de vencer a Alemanha é criar uma Escola Politécnica lá."

... Antes de passar para essa apresentação da manipulação, no estilo "cem microsegundos que poderiam mudar nossa visão do mundo", uma anedota agradável para apoiar minhas palavras. Após os primeiros testes nucleares franceses, em Reagane, os militares souberam que os americanos agora realizavam seus testes subterrâneos. Eles perguntaram como faziam. A resposta veio rapidamente:

• Escutem, vocês, pequenos comedores de sapos, vocês são muito gentis, mas, por um lado, vocês se retiraram da OTAN, por outro, não queremos tanto ver o saber-fazer nuclear espalhando-se por esse planeta. Então, virem-se....

... Os engenheiros militares politécnicos, os "engenheiros das pólvoras", fizeram cálculos sábios. Concluíram que era necessário escavar um túnel, no montanha, colocar o dispositivo nuclear no fundo, e depois encher o restante com concreto e ferro. Assim foi feito. Instalou-se um PC de tiro praticamente em frente ao túnel assim fechado, e convidou-se o Ministro das Forças Armadas, Pierre Messmer, para vir a esse canto do Saara, para assistir ao teste. Foi ele mesmo que contou essa história ao jornal Paris-Match, que tentava, em vão (no nosso país cultivamos voluntariamente o segredo), escrever a história da bomba francesa. Veremos logo por que ele fez essa confidência. O Ministro, mesmo após todos esses anos, tinha um grande peso na barriga.

... Quando o dispositivo foi acionado, a pressão expulsou imediatamente centenas de metros de concreto e o túnel se comportou como uma espingarda de chumbo. Surpreso, o Ministro viu passar esses destroços a curta distância. Todos foram irradiados, claro. A avaliação das doses recebidas revelou-se difícil: os filmes (incluindo o do Ministro) estavam totalmente cobertos. Messmer estava fora de si. Que um legionário ou os habitantes de um vilarejo fossem irradiados, passa, mas ... o ministro das forças armadas, de qualquer forma!

... Na verdade, e nossos engenheiros militares acabaram compreendendo, não era em uma rocha dura que o dispositivo deveria ser colocado, mas sim, ao contrário, sob centenas de metros de um terreno suficientemente flexível para amortecer o impacto. Pense. Se você quer explodir uma granada e analisar os produtos da explosão, talvez seja mais lógico colocá-la sobre sacos de areia do que colocá-la no concreto. Hoje sabemos como operar. Quando a bomba explode, uma cavidade se forma no terreno, compressível (como era o substrato do atol de Mururoa). A energia é assim absorvida pela compressão inelástica. Ao mesmo tempo, uma onda de choque sobe para a superfície, que levanta ligeiramente o solo, e o jogo está feito.

... Tudo isso para dizer que os santuários militares podem não ser o fim da linha em termos de pesquisa fundamental. Às vezes ouço pessoas me dizer:

• Mas, não acredita que tudo o que nos mostram, todas essas gesticulações televisivas, são "apenas para entreter a plateia", mas que, atrás desse pano, poderiam ser feitas pesquisas muito mais sérias?

... Lamento decepcioná-lo. Atrás desse pano, não há nada. Senão, o relatório mencionado acima não conteria tantas bobagens revelando a nulidade científica de seus autores.

Não tenho o poder de mudar o mundo, mas não gosto que as pessoas sejam tratadas como imbecis.

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Cento microsegundos para mudar nossa visão do universo