Traduction non disponible. Affichage de la version française.

Início do MHD6

science/mhd

Tendo o tamanho de uma bacia de cozinha, é uma câmara contendo um ânodo e um cátodo, este apresentando-se na forma de um banho de mercúrio. Entre o ânodo e o cátodo: o 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, o mercúrio é vaporizado, e esse vapor preenche então a câmara, permitindo a passagem de um arco elétrico. Uma espécie de raio em ambiente fechado. 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 da 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 experiência dizia respeito 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 (os americanos Tektronix, de válvulas) faria rir hoje: 1 megahertz. Mas naquelas décadas de 1960 seu preço unitário atingia 40.000 francos. Hoje, esse custo poderia ser dividido por dez, com desempenho equivalente.

As marcas aparecendo nos monitores dos osciloscópios eram fotografadas em filme polaróide. Hoje, toda a coleta desses parâmetros de experiência poderia ser realizada por um microcomputador de baixo custo, equipado com uma placa especializada.

O registro dos parâmetros da jato 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 gás rarefeito. Mas quando a onda de choque passava, o simples fato de essas eletrodos ficarem imediatamente a jusante da onda, imersos 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 medições complementares. Para proteger esses osciloscópios dos fortes ruídos emitidos pelos dispositivos de descarga da câmara de alta pressão e, em geral, por todos os elementos da comutação elétrica, esses instrumentos, ligados às sondas por cabos coaxiais blindados, eram colocados dentro de uma gaiola de Faraday, na qual também se encontravam os experimentadores.

A seguir, 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 evocar a maneira de demonstrar a aniquilação 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 fora dele. Uma onda de choque representa um salto abrupto 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, com ondas de choque aniquiladas.

O plasma de argônio a 10.000°C é bastante luminoso, de modo que a fonte a utilizar 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 uma experiência desse tipo, no contexto de sua tese de doutorado financiada pelo CNRS. Estou convencido de que essa experiência teria funcionado na primeira tentativa, como todas as experiências de MHD que eu havia tentado anteriormente em laboratório, em tubo de choque. Lembro-me particularmente de uma experiência datada de 1966 (sobre a qual falarei em um documento futuro), em que o 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 em muitos países). Uma artimanha permitiu contornar esse obstáculo, e a experiência 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 das sutilezas da instabilidade de ionização de Vélikhov, cuja aniquilação era a chave da experiência), o que lhe valeu o prêmio Worthington e, posteriormente, o tornou diretor do laboratório de aerotermofísica de Meudon, e posteriormente diretor regional do CNRS para a região Provença-Alpes-Costa Azul.

O que aconteceu com esse projeto.

No meio dos anos 80, consegui atrair a atenção do Diretor Geral do CNRS, Pierre Papon, sobre esse tema de pesquisa. Ele nos apoiou, com o respaldo de seu adjunto Michel Combarnous, diretor do departamento Ciências Físicas da Engenharia. Na época, já estava em exercício no Observatório de Marselha, local que não se prestava muito bem à instalação dessas experiências. Combarnous então nos encontrou um laboratório de acolhimento, o do professor Valentin, em Rouen. O CNRS deveria financiar parte da operação, com o exército suposto a fornecer um complemento. Mas, rapidamente, os militares exigiram que eu fosse totalmente afastado desses trabalhos, por razões que nada tinham a ver com a ciência. Com a mudança da direção do CNRS, perdi o apoio de Papon e de Combarnous. A bolsa de Lebrun tendo se esgotado, nada foi feito para permitir que ele continuasse seus trabalhos.

A equipe de Rouen, totalmente inexperiente em MHD (embora dispusesse de um antigo tubo de choque), acumulou erros. O dinheiro...