Начало MHD6
...Имея размеры обычного кухонного ведра, это устройство представляет собой камеру с анодом и катодом, причем последний выполнен в виде ртути. Между анодом и катодом — вакуум. То есть пространство, заполненное насыщенным паром ртути при комнатной температуре, обладающим слишком низкой электропроводностью, чтобы позволить прохождение тока, при этом электроды находятся под напряжением (5 кВ). «Запускающий» элемент — это маленький электрод, расположенный рядом с поверхностью ртути. Когда между этим электродом и ртутью-катодом возникает разряд, ртуть испаряется, и пар заполняет камеру, позволяя возникновению электрической дуги. В некотором смысле — молния в закрытом сосуде. Как только разряд запущен, он поддерживается до тех пор, пока энергия конденсаторов не будет полностью рассеяна в медных проводниках посредством эффекта Джоуля. Затем пар ртути конденсируется, и ионитрон готов к новой попытке. Второй ионитрон размером с банку пива достаточно для запуска тока в нужный момент в электродах, установленных на модели испытания.
...Ниже приведена схема управления операциями:
...В 1965 основные расходы на подобные эксперименты приходились на электронику и запись данных. Разумеется, в те времена микрокомпьютеров не существовало. Пропускная способность самых современных осциллографов того времени (американские ламповые Tektronix) сегодня показалась бы смешной: 1 мегагерц. Но в те шестидесятые годы их стоимость составляла 40 000 франков за единицу. Сегодня эту стоимость можно было бы снизить в десять раз при сохранении тех же характеристик.
Сигналы, появляющиеся на экранах осциллографов, фотографировались на пленку полароид. Сегодня вся запись этих параметров эксперимента могла бы осуществляться недорогим микрокомпьютером с соответствующей картой.
...Запись параметров вентилятора была чрезвычайно простой. Достаточно было разместить в стенке пару маленьких игольчатых электродов, подключенных к низкому напряжению. Расстояние между иглами составляло один миллиметр, а напряжение было достаточно низким, чтобы ток не мог проходить через разреженный аргон. Однако когда ударная волна проходила, просто факт того, что электроды оказывались сразу за волной в аргоне при температуре 10 000°, уже был достаточным для получения сигнала. Записывая сигналы от двух таких «зондов ионизации», расположенных на расстоянии десяти или двадцати сантиметров друг от друга и находящихся выше по потоку относительно сопла, с помощью осциллографа с двумя каналами, можно было измерить скорость ударной волны и, рассчитав, определить все газодинамические параметры: температуру, давление, степень ионизации, электропроводность. Для дополнительных измерений требовались другие осциллографы. Чтобы защитить эти приборы от сильных помех, исходящих от разрядников камеры высокого давления и, как правило, от всех элементов электрического переключения, они были подключены к зондам посредством экранированных коаксиальных кабелей и помещены в камеру Фарадея, где также находились экспериментаторы.
...Вот описание экспериментальной установки, которая позволила бы проверить обоснованность теории, разработанной мной в период с 1975 по 1980 год, касающейся возможности движения объекта со сверхзвуковой скоростью в газе без образования ударной волны. Осталось описать способ обнаружения исчезновения этих волн. Можно использовать классический и проверенный метод, при котором создается система горизонтальных полос, за счет интерференции двух световых лучей — один проходит через испытательную струю, другой — снаружи. Ударная волна представляет собой резкий скачок плотности газа, что приводит к изменению показателя преломления. Таким образом, ударные волны классически выявляются именно этим способом. Слева — типичный вид «скачка полос» из-за наличия наклонной ударной волны, прилегающей к передней кромке профиля крыла. Справа — та же самая картина, но с исчезнувшими ударными волнами.
...Плазма аргона при 10 000° достаточно яркая, поэтому в качестве источника света следует использовать небольшой гелий-неоновый лазер, излучающий более интенсивный свет, чем плазма.
...В конце восьмидесятых годов мы с Лебруном рассчитали все параметры такого эксперимента в рамках его докторской диссертации, финансируемой CNRS. Я убежден, что этот эксперимент прошел бы с первого раза, как и все эксперименты MHD, которые я проводил ранее в лаборатории на ударной трубе. В частности, я помню эксперимент 1966 года (о котором расскажу в одном из будущих документов), целью которого было заставить работать MHD-генератор в «двухтемпературном» режиме, то есть при температуре электронов (10 000°) значительно превышающей температуру газа испытания (6000°). Проблемой была тогда «неустойчивость Велихова» (которая свела на нет все усилия, приложенные в области MHD во многих странах). Однако хитрый трюк позволил обойти этот барьер, и эксперимент прошел с первого раза. Я представил этот результат на международном конгрессе в Варшаве в 1967 году. Но ужасная атмосфера, царившая тогда в лаборатории, заставила меня покинуть её и сменить направление деятельности, став астрофизиком. Мой студент Жан-Поль Кассера взял на себя всё это исследование, из которого сделал свою диссертацию (хотя, судя по всему, он не понял ни слова в тонкостях неустойчивости ионизации Велихова, ключевого элемента эксперимента), что принесло ему премию Уоррингтон и в дальнейшем позволило стать директором аэродинамической лаборатории Мюдон, а затем региональным директором CNRS для региона Прованс-Альпы-Лазурный берег.
Что стало с этим проектом.
...В середине восьмидесятых годов мне удалось заинтересовать Генерального директора CNRS Пьера Папона этой темой. Он оказал нам поддержку, которую передал своему заместителю Мишелю Комбарну, директору отдела физических наук инженеров. В то время я уже работал в обсерватории Марселя, где не было подходящих условий для проведения таких экспериментов. Комбарну нашел нам приемный лабораторный центр — у профессора Валентина в Руане. CNRS должен был частично финансировать проект, а армия должна была предоставить дополнительные средства. Однако вскоре военные потребовали, чтобы я полностью был исключен из этих работ по причинам, не имеющим отношения к науке. После смены руководства CNRS я потерял поддержку Папона и Комбарну. Бюджет Лебруна был исчерпан, и ничего не было сделано, чтобы позволить ему продолжить исследования.
...Руанская команда, совершенно неопытная в области MHD (хотя и располагавшая старой ударной трубой), накопила множество ошибок. В конечном счете деньги были растрачены безрезультатно (MHD-сопла и электрические установки мощности, созданные этими любителями, взрывались одно за другим).
...Всё это очень жаль. В ближайшем будущем я поместю на CD-ROM все теоретические и экспериментальные материалы, которые могут позволить интересующемуся лаборатории успешно провести подобный эксперимент, относительно простой. Хотя данный описательный материал довольно краткий, он всё же позволяет понять, что при снижении стоимости электронного оборудования подобные исследования доступны даже инженерной школе или кафедре физики университета второго эшелона за океаном. Однако я сомневаюсь, что такие исследования могут развиваться во Франции, где гражданские научные исследования часто (особенно в этих областях) находятся под контролем военных.
...Можно подумать, что они хотят сохранить исключительность. Даже нет. По результатам расследования оказалось, что четырнадцать лет спустя (после моего ухода в 1986 году) «военная MHD» так и осталась полностью несуществующей.
...Если бы этот эксперимент удался, мы бы рассмотрели возможность проведения экспериментов в холодном газе (атмосферный воздух). Интересный эксперимент (который был полностью провален в 1979 году тульской командой, «GEPAN», в довольно неприятных условиях) касается подавления турбулентности за цилиндром, которую мы успешно реализовали в 1975 году в гидравлике.
...Вернемся к схеме цилиндрической MHD-машины, упомянутой выше.
...Ранее мы описали, как использовался такой монтаж для подавления волны кормы перед объектом. Однако, если ограничиться более слабыми параметрами взаимодействия, можно создать в неподвижной жидкости достаточно интересное индуцированное течение.
...В то время течение удалось визуализировать с помощью окрашенных нитей (в маленькой истории: в кухне моего коллеги и друга Мориса Витона, астронома лаборатории космической астрономии, который случайно снял прекрасный 16-миллиметровый фильм).
...Помещённая в поток жидкости со средней скоростью, эта модель позволяла полностью устранить сильно турбулентный след, который обычно образуется за цилиндром с образующими, перпендикулярными потоку. С 1979 года моя идея заключалась в попытке обнаружить исчезновение турбулентности (шумной) с помощью простого микрофона, установленного в стенке, при проведении экспериментов в субзвуковом режиме в воздухе при атмосферном давлении. По сути, эксперимент был простым. Два боковых соленоида могли обеспечить несколько тысяч гаусс непрерывно — этого было более чем достаточно. Оставалось решить проблему ионизации вблизи модели.
...В отчёте, представленном GEPAN в 1979 году под названием «Перспективы магнитогидродинамики», описывались принципы этого эксперимента. Я предложил использовать микроволны на частоте 3 гигагерца для создания нужной ионизации. Эти люди, не уведомив меня, собрали следующий эксперимент, используя источник ВЧ с очень высокой мощностью (импульсный с частотой 500 герц, пиковая мощность — 1 МВт).
...Микроволны подавались в сопло сбоку посредством крупного волновода размером 10 на 10 см, выходящего на окно из тефлона.
...Инженер, отвечавший за проект, Бернард Цапполи, непосредственно подчинялся тогдашнему руководителю GEPAN Алену Эстерле, и решил, что с помощью этого поперечного ввода микроволн можно создать ионизацию во всей струе рядом с моделью. Не зная о феномене ионизации ВЧ, он получил результат, который его сильно озадачил. Ионизация действительно произошла, но ограничилась несколькими миллиметрами газа, прилегающими к окну из тефлона.
...Ионизация означает плазму. А известно, что плазма является отличным экраном для электромагнитных волн; иначе мы могли бы свободно общаться по радио с астронавтами во время входа в атмосферу.
...Жаль, что этот парень не обратился ко мне в то время. Я спас бы его за один раз. Дело в том, где нужно было ионизировать? Вокруг модели. Поэтому его решение заключалось в том, чтобы подавать ВЧ через внутреннюю полость пустой модели (просто пластиковая труба, как у сантехников). Две железные трубочки, купленные в аптеке, обеспечили бы отличное распределение микроволн, которые, действуя на воздух непосредственно у поверхности модели, создали бы вокруг неё однородную оболочку ионизированного газа.
...Эксперимент, скорее всего, прошёл бы с первого раза, как все те, которые я проводил в своей научной карьере.