Казалось бы, о чем тут спорить? Два параллельных электрода-рельса, замкнутых подвижной металлической перемычкой. Подключи к рельсам источник электрического тока – и под действием силы Ампера, описанной во всех школьных учебниках по физике, перемычка побежит по рельсам. Ничего нового. Однако в последние майские дни с.г. о рельсотронах в России не спорили лишь те, кто этими рельсотронами действительно занимался.
Непосредственным поводом для информационного шума послужило сообщение американского телеканала Fox News о разработке в США очередного рельсотрона, представленного публике как «новое сверхмощное оружие». И никто из многочисленных российских комментаторов этого сообщения не обратил внимания на то, что при выстреле американской чудо-пушки появляется яркая вспышка света, похожего на излучение плазмы. Вот о ней-то, родимой, и изрядно подзабытой в России, не грех и поговорить.
Открываю том 26 сверхмноготомной Большой Российской Энциклопедии (БРЭ), издаваемой под эгидой РАН, и нахожу в нем статью «Плазменные ускорители» (с. 331), а в ней картинку того же рельсотрона с перемычкой, на сей раз означающей не кусок металла, а сгусток плазмы (рис.1).
1. У кого списали
Первым советским физиком, посвятившим себя изучению отсутствующей на Земле звездной материи, был уроженец города Балашова, что на Хопре (ныне в Саратовской губернии), лауреат Ломоносовской и Ленинской премий (но не академик, а всего лишь профессор) Анатолий Власов. Именно он обратил внимание физиков на своеобразие плазмы, отличающее ее и от газа, и от металла и заключающееся в способности к самоорганизации посредством самосогласованного поля. Чем и вызвал негативную реакцию некоторых современников, считавших плазму всего лишь квазинейтральным ионизованным газом. Многим физикам известно «сражение» профессора МГУ А.А. Власова с академиком АН СССР Л.Д. Ландау (и примкнувшими к Ландау В.Л. Гинзбургом, М.А. Леонтовичем и В.А. Фоком). Одержать «победу» над Власовым указанным лицам не удалось. Но удалось добиться того, что на первый в СССР, а потому судьбоносный, плазменный семинар, состоявшийся в кабинете И.В. Курчатова в 1951 г., Власова не позвали. Современная физика плазмы зачиналась в СССР без Власова и усилиями научных противников Власова. Одним из коих был академик Л.А. Арцимович, который после указанного семинара и возглавил Отдел плазменных исследований Лаборатории №2 АН СССР (ставшей впоследствии Институтом атомной энергии им. И.В. Курчатова).
В год запуска первого ИСЗ в ЖЭТФ появилась статья коллеги Арцимовича А.И. Морозова «Об ускорении плазмы магнитным полем». Морозов оказался первым, кто о таком ускорении заявил. Картинка, показанная на рис.1, появилась в статье Арцимовича (с сотр.) «Электродинамическое ускорение сгустков плазмы» в том же году и в том же ЖЭТФ. В ней было записано и уравнение движения сгустка плазмы (СП). Электротехнический (электромеханический) смысл того уравнения был очевиден: СП ускоряется силой Ампера и приобретает кинетическую энергию за счет магнитной энергии разрядного контура с током. Очевидна и неадекватность такого уравнения условиям экспериментов Арцимовича с сотр. Плазменный сгусток в их экспериментах получался посредством электрического взрыва тонкой металлической проволочки, при котором образуется не только плазма, но и пар, и капли расплавленного металла. Вследствие чего величина массы СП всякий раз оказывалась неопределенной. А само уравнение так и осталось непроверенным.
Что не помешало появлению в СССР в 60–70 гг. прошлого столетия значительного (если не сказать огромного) числа теоретических и экспериментальных работ, направленных на создание импульсных плазменных ускорителей (ИПУ) и электрореактивных двигателей (ЭРД) для космических аппаратов, авторы которых в своих публикациях, как на истины в последней инстанции, ссылались на силу Ампера и статьи Морозова и Арцимовича с сотр.
В реальности разработчики импульсных плазменных ЭРД от взрыва проволочек (как нетехнологичного способа генерации плазмы) отказались практически сразу. Следом они отказались и от газоразрядной плазмы, требовавшей импульсного напуска газа в рельсотрон. И что им оставалось? А оставалось то, что подарила сама природа, а именно эрозионная (абляционная) плазма, генерируемая сильноточными электрическими разрядами. В подавляющем большинстве случаев импульсные плазменные потоки в лабораториях советских НИИ и вузов (а таковых, по моим подсчетам, было не менее одиннадцати) получались с помощью рельсотронов, снабженных диэлектрическими плазмообразующими вставками, разделявшими электроды. Из материала этих вставок под действием разрядного тока (в не очень-то понятном поначалу процессе) сами собой и формировались прерывистые (дробные) высокоскоростные потоки «диэлектрической» плазмы. И как только та или иная лаборатория обзаводилась СФР (сверхскоростным фоторегистратором – камерой с вращающимся зеркалом), в ней появлялись развертки свечения импульсных плазменных потоков наподобие той, что показана на рис.2. Дробные потоки наблюдались при разрядных токах от 20 кА до 500 кА и импульсной мощности от 5 МВт до 1 ГВт, частота генерации отдельных сгустков (слоев, шайб) составляла 1–10 МГц, скорости движения сгустков 30–120 км/c.
Первые СФР-граммы, свидетельствовавшие о самопроизвольной генерации высокоскоростных сгустков плазмы (СГВСП) в сильноточных импульсных разрядах, были опубликованы сухумскими физиками в 1960 г. Однако, работая с газовым наполнением вакуумной камеры и не изучив своевременно спектров свечения плазмы, на момент первой публикации своей работы они полагали, что наблюдали не эрозионную, а газоразрядную плазму. Последующие эксперименты сотрудников Истринского филиала ВНИИЭМ и ВЭИ им. Ленина не оставили сомнений в том, что газ к эффекту СГВСП отношения не имеет и что эффект этот целиком определяется процессами, происходящими на границе эрозионной плазмы с плазмообразующей поверхностью.
Впоследствии сотрудники Сухумского ФТИ не только осознали свое «газовое заблуждение» 1960 г., но и собрали «безгазовый» (то есть работавший в вакууме) коаксиальный эрозионный ИПУ, позволивший получать рекордно длинные цепочки высокоскоростных сгустков «оргстеклянной» плазмы (около 1000 ВСП в одном разряде – в то время как на рис.2 их можно насчитать лишь с десяток). При этом сухумские физики оставили без ответа вопрос: почему при соотношении диаметра внутреннего электрода и внутреннего диаметра наружного электрода коаксиала 1:7 (а значит, при соотношении магнитных давлений 49:1) скорость плазмы возле внутреннего электрода и возле наружного (то есть скорость ВСП) была одной и той же?
Достаточно одного взгляда на рис.2, чтобы понять, что с рис.1 его объединяют только (невидимые на рис.2) рельсы (металлические электроды). Но почему в таком случае исследователи ИПУ, вслед за Арцимовичем, называли свои ускорители электродинамическими?
Вопрос этот более социопсихологический, нежели физический. Во-первых, сила Ампера давно и успешно работает в электрических машинах. Во-вторых, скорости направленного движения СП были намного больше тепловых скоростей ионов. В третьих, разработчики ИПУ и ЭРД имели по большей части не физическое, а инженерное образование. А в советских втузах неплохо преподавались теоретические основы электротехники и гидро(аэро)динамики, но совсем не преподавались ни статистическая физика, ни физическая кинетика, не говоря уже о плазменной кинетике Власова. В-четвертых, кое-кто из энтузиастов ИПУ таки осознавал неадекватность электродинамического подхода к реальному процессу генерации и ускорения эрозионной плазмы и пытался осмыслить по-своему полосатые СФР-граммы, но не успел додумать свои сомнения до конца. Ну, а в-пятых, зачем голову-то ломать (особенно, если хочешь опубликоваться в солидном физическом журнале или диссертацию защитить, а то и в АН попасть)? Раз Арцимович вместе с самим Альфвеном (шведским физиком и единственным пока нобелевским лауреатом по физике плазмы) написали, что это электродинамическое ускорение – значит, электродинамическое. Что же касается полос на СФР-граммах – так это всего лишь «оптический обман» нерадивых экспериментаторов. Пусть они в нем и разбираются.
Именно таким образом, после появления в ЖЭТФ, рис.1 прошел через десятки книг и массу журнальных публикаций, чтобы через полвека с лишним, уже в постсоветской России, оказаться в томе 26 БРЭ.
Сила Ампера была открыта в 1820 г. для металлических проводников с током и к фундаментальным силам физики не относится. Фундаментальна сила Лоренца, действующая на элементарную частицу, обладающую электрическим зарядом. Мощность силы Лоренца целиком определяется электрическим полем. Магнитное поле энергию заряженной частицы не изменяет, а изменяет лишь направление ее скорости. А значит, говоря о силе Ампера, следует указывать и электрическое поле, эквивалентное силе Ампера. Это поле в металлическом проводнике в классической (неквантовой) трактовке создается магнитным сдвигом «облака» электронов как целого относительно жесткой кристаллической решетки металла и равно векторному произведению скорости переноса электронов на магнитную индукцию.
В зоне проводимости металлических проводников (например, медных) настолько много электронов, что даже при очень большой плотности тока скорость их переноса составляет всего лишь около 0,1 м/c, а эквивалентное электрическое поле всего лишь около 0,1 В/м, что и создает объемную силу Ампера, которая обеспечивает функционирование электрических машин и рельсотронов с металлическими перемычками. И если бы на рис.1 была изображена такая перемычка, то никаких вопросов этот рисунок и не вызывал бы.
Электронная плотность в плазме ИПУ значительно меньше и приводит к величинам электрического поля на много порядков большим тех, что характерны для металлов. Но в плазме, состоящей из заряженных частиц, есть и другие электрические поля, с магнитным полем никак не связанные, а связанные с коллективным движением электронов. Сам факт пространственной ограниченности СП, показанного на рис.1, заставляет считать, что на своих границах он имеет двойные электрические слои толщиной порядка так называемого дебаевского размера разделения зарядов и с электрическим полем около миллиона вольт на сантиметр (!). Возникни СП, показанный на рис.1, в действительности, он исчез бы (взорвался, разлетелся) под действием этого поля прежде, чем был бы ускорен как целое силой Ампера.
Если же учесть, что при достаточно высокой плотности тока плазма становится турбулентной и сильные электрические поля появляются уже и в объеме СП, сгусток взрывается не только за счет электрических слоев на границах, но и за счет турбулентных полей во всем своем объеме. А надуманность СП как некого единого целого становится очевидной. Сила Ампера в плазме легко «тонет» в турбулентных пульсациях внутриплазменного электрического поля. И если бы Ампер экспериментировал не с металлическими проводниками, а с плазменными, он вряд бы открыл свою знаменитую силу.
СП, показанный на рис.1, – не более чем фантом, а сам рисунок – иллюзия плазменного ускорителя.
2. Иная простота хуже воровства
Кто же из участников исторического семинара в кабинете Курчатова не понимал, что плазму можно: а) ускорять магнитным полем, б) тормозить магнитным полем, в) удерживать магнитным полем? И кто же не хотел добиться практических результатов!
«Оттолкнувшись» от простых (электротехнических и магнитогидродинамических) представлений Альфвена, Арцимовича и Морозова, физика плазмы в СССР пошла сразу по трем «практическим» направлениям: а) уже упомянутые плазменные ускорители и ЭРД, кои возглавил Морозов, б) МГД-генераторы, кои «захватил» ИВТАН во главе с академиком А.Е. Шейндлиным, в) глобальная проблема УТС, которую возглавил сам Арцимович.
В 1975 г. на испытания нового плазменного МГД-генератора академик Шейндлин пригласил директора ВНИИЭМ академика Н.Н. Шереметьевского. Автор этих строк оказался в «свите» последнего. Гости Шейндлина толпились на балконе, нависавшем над просторным цехом (в Москве, на Коровинском шоссе). В центре цеха возвышался большой сверхпроводящий магнит, доставленный самолетом из США. Сам МГД-генератор был скрыт конструкцией магнита. Но хорошо был виден (отечественный) ракетный двигатель, находившийся в горизонтальном положении. Когда этот двигатель по команде Шейндлина был включен, цех наполнился ревом РД и ярким светом продуктов сгорания ракетного топлива, исторгавшихся из сопла РД в магнитное поле. Зрелище было феерическим. Но каков результат?
Генератор зажег лишь электрическую лампочку, свет которой был едва заметен на фоне пламени РД. Потыкав пальцами в кнопки карманного калькулятора, я оценил КПД преобразования тепловой энергии в электрическую: он составлял не более десятой доли процента. Что не помешало гостеприимному Александру Ефимовичу принимать горячие поздравления приглашенных.
О плазменных МГД-генераторах восторженно гутарили вплоть до горбачевской перестройки, когда под Рязанью начали уже было осваивать промплощадку для строительства первой в мире МГД-электростанции. Но случился Чернобыль – и гутарить перестали. По ряду оценок, публиковавшихся в СМИ, на МГД-затею в СССР было потрачено более миллиарда советских рублей, что были дороже долларов. Между тем ИВТАН, коим руководил академик Шейндлин, теперь называется ОИВТ РАН, а руководит им нынешний президент РАН академик В.Е. Фортов. Однако сколь-либо подробная история советских плазменных МГД-генераторов так и осталась вне поля гласности.
Но что там ЭРД и МГД-генераторы! Вот уже более полувека под №1 в современной физике значится проблема управляемого термоядерного синтеза (УТС), а нацеленный на ее решение проект ITER (реализуемый в настоящее время на юге Франции) уже давно и международно финансируется.
Академик Арцимович ушел из жизни в 1973 г., профессор Власов – в 1975-м. В том же году президентом АН СССР стал директор ИАЭ им. Курчатова академик А.П. Александров. И в том же году представители новой генерации советских академиков Е.П. Велихов и Б.Б. Кадомцев опубликовали в «Правде» статью «Задача века. Пуск крупнейшей в мире экспериментальной установки «Токамак-10», в которой пообещали решить проблему УТС «в течение ближайших пяти-шести лет». Но не уложились и в 16, то есть до 1991 г., когда Советского Союза не стало.
В 1997 г. автор этих строк оказался на заседании НТС Минатома, обсуждавшего присоединение России к проекту Международного термоядерного экспериментального реактора, то есть ITER. Председательствовал на заседании тогдашний атомный министр Михайлов, а докладчиками выступали все те же сотрудники ИАЭ Кадомцев и Велихов. Первый подчеркивал, что ITER – это тот же советский токамак, но больших размеров и с более сильным магнитным полем, каковое можно создать только с использованием эффекта сверхпроводимости по западным технологиям. Второй обещал, что, как только реактор заработает, получаемая на нем экспериментальная информация через интернет станет доступной всем, так что проблем с диссертациями у российских физиков не будет. И оба, называя полный объем финансирования проекта (10 млрд евро), тщательно избегали ответа на вопрос: какова доля России в этом объеме? В то время как коридоры Минатома уже знали, что Россия заплатила за свое участие в проекте ITER тоннами оружейного урана, вывезенными в США. НТС Минатома одобрил присоединение России к токамакостроительству, что разворачивалось на юге Франции в местечке с названием Кадераше.
С того памятного НТС минуло почти два десятилетия, но никакого ITERа до сих пор нет. Получение первой дейтерий-тритиевой плазмы в ITER, назначенное в 90-х гг. прошлого века на 2010 г., было перенесено «международным термоядерным сообществом» сначала на 2019 г., а недавно – на 2027 г. При этом новый руководитель проекта француз Бернар Биго счел нужным сделать следующее заявление (www.iter.org):
«The time has come for the ITER Organization to demonstrate it is serious. The biggest risk is that we lose trust of the political leaders and public opinion, then the project would be dead».
«Международное термоядерное сообщество» более не надеется ни на себя, ни на свою науку, а уповает на политических лидеров и общественное мнение. Таковы нынешние французские, и не только французские, физики. «Люди практические, – написал в свое время другой француз (математик и физик Анри Пуанкаре), – требуют от нас только способов наживы денег. Эти люди не заслуживают ответа… наука, созданная исключительно в прикладных целях, невозможна; истины плодотворны только тогда, когда между ними есть внутренняя связь». А потому вернемся к Власову.
3. Плазма Власова и механизм СГВСП
«Плазма – не газ, а совершенно своеобразная система, стянутая далекими силами»,
– написал профессор Власов в своей «Теории многих частиц» (аж в 1950 г., то есть еще до упомянутого выше семинара в кабинете Курчатова).
Простейшее уравнение Власова для электронов плазменного слоя приводит к представлению о самосогласованном тройном электрическом слое (– , + , –) дебаевского размера (тройном D-слое), в котором электроны при неподвижных ионах осциллируют с плазменной частотой от края до края слоя, создавая сильное электрическое поле типа потенциальной ямы (для электронов) и «горба потенциала» (для ионов). Это поле может оказаться более действенным, нежели магнитные поля, создаваемые разрядными токами, и стремится разорвать D-слой. Устойчивы такие слои лишь при неподвижных (бесконечно тяжелых) ионах. Если же «включить» реальную массу ионов, за весьма небольшой промежуток времени (который тем не менее много больше периода электронных колебаний) D-слой разорвется на две половинки и разлетится.
Замечательное свойство коллектива электронов, осциллирующих в потенциальной яме, заключается еще и в том, что он способен получать энергию от пролетных электронов (с положительной полной энергией). Такой эффект может быть истолкован как раскачка (накачка) электронных осцилляций в тройном D-слое, которую можно назвать накачкой Власова. Накачка Власова обеспечивает кинетическую устойчивость тройных электрических слоев (начальных «атомов» быстро создаваемой плазмы) и приводит к увеличению их энергии – за счет энергии пролетных электронов и возможных турбулентных пульсаций, поступающих в D-слой из соседней турбулентной плазмы.
Теоретическое рассмотрение эффекта СГВСП требует решения задачи Власова, включающей в себя три кинетических уравнения (для нейтральных атомов, электронов и ионов) и учитывающей ионизацию нейтралов и перезарядку ионов на нейтральных атомах. Такая задача математически настолько сложна, что взяться за ее решение пока никто не отважился. Так что не все детали СГВСП в настоящее время поддаются расчету. Но представления о тройном D- слое и накачке Власова позволяют предложить достаточно простое качественное объяснение этого яркого эффекта (рис.2).
Паровой слой (толщиной около 1 мм) вблизи плазмообразующей поверхности эрозионной плазменной пушки образуется в начале разряда и продолжает существовать в течение всего процесса генерации сгустков, ибо поддерживается самим этим процессом. Плотность слоя такова, что приложенное к электродам напряжение в состоянии его пробить лишь по фронту расширения пара в вакуум, где плотность падает. Здесь же следует ожидать и появления тройных D-слоев.
Ионы, ускоряемые в сторону вакуума (и нейтрализующиеся на границе D-слоя), не встречая сопротивления, формируют очередной ВСП. Те же ионы, что движутся в сторону плазмообразующей поверхности, «наталкиваются» на плотный пар и передают ему свои массу, импульс и энергию. Толщина зоны ускорения ионов при этом равна D, что камерой СФР не разрешается. Потому-то сгустки на СФР-граммах (рис.2) и кажутся «чертями, выскакивающими из табакерки». Ясно однако, что поддержание масс-энергетического баланса в тройном D-слое не может быть сколь-либо продолжительным. Ввиду возрастания плотности парового слоя в направлении плазмообразующей поверхности и ограниченной мощности конденсаторной батареи энергетическая поддержка тройного D-слоя вскоре оказывается недостаточной, слой разрывается и исчезает, а сформированный ВСП отрывается от стенки и уходит в «свободный полет».
В то время как плотный паровой слой снова расширяется и «приступает» (под действием конденсаторной батареи и накачки Власова) к формированию нового ВСП. Чем и объясняется рис.2.
4. Контрольные выстрелы
Научные заблуждения – тоже часть науки. Открытия, как правило, рождаются из заблуждений, не выдержавших столкновения с экспериментом или, в более широком смысле, с практикой. Если рельсотрон ускоряет металлическую перемычку (а такие рельсотроны известны с 30-х гг. прошлого столетия), импульс отдачи перемычки передается электрическому контуру с током, создающему магнитное поле, что и отмечено на рис.1. И если между рельсами такого рельсотрона вставить кусок изолятора (диэлектрика), участвовать в силовом взаимодействии он, очевидно, не будет, то есть никуда не побежит.
То же самое имело бы место и в эрозионных ИПУ (или ЭРД), если бы плазма в этих устройствах ускорялась силой Ампера. Ну да, испарение плазмообразующей поверхности уже само по себе создает поток массы, а значит и реакцию отдачи на испаряющуюся поверхность, однако эта реакция, как нетрудно показать, на два порядка величины меньше потока импульса плазмы, а значит роли не играет. Именно этим, по всей видимости, и объясняется то, что механическим воздействием импульсного электрического разряда на изолирующую вставку около 20 лет никто не интересовался (а составители БРЭ не интересуются и поныне). Модель ускорения с тройным электрическим слоем заставила предположить, что импульс отдачи эрозионной плазмы передается не проводникам с током, а плазмообразующей вставке непосредственно.
По инициативе автора этих заметок предположение было проверено в конце 70-х гг. прошлого столетия в Истринском филиале ВНИИЭМ на рельсотроне особой конструкции с помощью двух одинаковых баллистических маятников. Особость конструкции заключалась в том, что диэлектрическая вставка, представлявшая собой пластину из оргстекла (деталь левого маятника), конструктивно была отделена от рельсов, но в исходном положении (перед разрядом) плотно примыкала к левым торцам рельсов (Рис.3). Правый маятник предназначался для измерения суммарного импульса плазмы (цепочки ВСП). Так измеряли этот импульс во всех лабораториях, занимавшихся ИПУ и импульсными плазменными ЭРД.
Собрать подобную экспериментальную установку, включавшую в себя высоковакуумную систему, высоковольтный источник питания и немалое число измерительных приборов, без дозволения руководства и без помощи коллег было невозможно. И не могу не отметить, что и основатель ВНИИЭМ (и его первый директор) академик АН Арм. ССР А.Г. Иосифьян (некогда мой научный руководитель), и второй директор ВНИИЭМ академик АН СССР Н.Н. Шереметьевский, как и мои истринские коллеги, упомянутые в соответствующих публикациях, отнеслись к моей затее с полным пониманием. Специального финансирования работа не потребовала и была выполнена, как тогда говорили, «за счет резервов предприятия». А по сути, за счет человеческой любознательности, на которой и держится наука. И настал момент, когда плазменная пушка с двумя маятниками начала стрелять.
В истринских экспериментах отклонялись оба маятника, при этом левый маятник, двигавшийся против силы Ампера, отклонялся больше, чем правый (по направлению силы Ампера). Плазма летела в одну сторону, а плазмообразующий кусок оргстекла отлетал в противоположную. То и другое – в одном процессе. Ускорение плазмы осуществлялось не на рельсах, а вблизи плазмообразующей поверхности. В канале же так называемого ускорителя, образованного параллельными рельсами и боковыми диэлектрическими стенками, плазма не только не ускорялась, но и несколько притормаживалась (за счет «трения» о стенки), что можно заметить и на рис.2. И если правый маятник снимался, левый продолжал отклоняться. При этом интеграл силы на плазмообразующую поверхность на порядок превосходил интеграл магнитного давления.
Так была обнаружена сила, которой нет ни в электротехнике, ни в магнитной гидродинамике и в основе которой (по необходимости) лежит самосогласованное электрическое поле, на короткое время (10-7 – 5×10-7 секунды) возникающее в плотной плазме мощного электрического разряда. Это поле, по всей видимости, и взрывало плазму. Магнитное поле при этом лишь присутствовало. Модель Арцимовича оказалась несовместимой с законом сохранения импульса. Власовская же натурфилософия плазмы, напротив, получила экспериментальное подтверждение.
По результатам истринских экспериментов был снят короткометражный кинофильм с болтающимися маятниками. Результаты экспериментов в 1980 г. были опубликованы в журнале АН СССР «Теплофизика высоких температур» под заголовком «Экспериментальное доказательство неэлектродинамического характера ускорения эрозионной плазмы в импульсных плазменных ускорителях» и доложены на семинаре профессора А.И. Морозова в ИАЭ им. Курчатова. В 1982 г. фильм был продемонстрирован участникам V Всесоюзной конференции по плазменным ускорителям и ионным инжекторам, проходившей в МВТУ им. Баумана.
В том же году объединенная группа американских исследователей из Лос-Аламоса и Ливермора (Hawke R.S., Brooks A.L., Fowler C.M. и Peterson D.R.) опубликовала в AIAA Journal мгновенный рентгеновский снимок небольшого танталового диска в поликарбонатной обойме, ускоренного в рельсотроне до второй космической скорости, то есть до 11 км/с. Ну, а в 1983 г. президент Рейган выступил со Стратегической оборонной инициативой, в которой нашлось место и рельсотронам.
Из рейгановской инициативы, по большому счету, ничего путного не вышло, поскольку по многим своим пунктам с законами физики она была не в ладах. Однако «наука, мой друг, сера, а древо жизни вечно зелено». В 1991 г. я принял участие в работе Второго международного симпозиума по солнечным космическим электростанциям (Paris/Gif-sur-Yvette, 27 to 30 August 1991) и в аудитории им. Андре Ампера Французского общества инженеров-электриков и электронщиков рассказал о Власове и истринских экспериментах. И похоже, был понят. Что же касается французских ученых, то к столетию со дня рождения А.А. Власова на острове Корсика они провели специальный физический семинар, посвященный плазме Власова. Не могу также не отметить, что в 2014 г. под редакцией известного физика-плазменщика А.А. Рухадзе увидел свет сборник «Основополагающие работы А.А. Власова по физике плазмы и их обсуждение».
А вот некоторые наши академики, некогда пренебрегшие власовской натурфилософией и долгие годы «пудрившие мозги» нашей инженерной братии, ничего, увы, не поняли и ничему не научились. Проходит четверть века (и уже в отсутствие Арцимовича и Морозова) «непотопляемый» рис.1 вновь всплывает. И не где-нибудь, а в БРЭ. И не в чьей-нибудь, а в статье за подписью Морозова в черной рамке.
И что тут скажешь? Все мы смертны. Но научные заблуждения, как и открытия, даже в наше «просвещенное» время легко переживают своих творцов.
5. Рельсы рельсами, но каков снаряд?
Никакой рельсотрон не может стать «сверхмощным оружием» уже потому, что является не генератором энергии, а ее потребителем. При этом потребляет он очень «тяжелую» энергию (например, запасаемую в батареях электрических конденсаторов) – на много порядков величины «тяжелее» энергии взрывчатых веществ, не говоря уже об энергии ядерных зарядов.
Тут, правда, следует оговориться. Рейгановская СОИ рассматривала вариант стрельбы из (расположенных в космосе) рельсотронов небольшими высокоскоростными снарядами по взлетающим баллистическим ракетам противника. «Сшибить» БР такой снаряд сам по себе не в состоянии, но, попав в бак с ракетным топливом, способен, по крайней мере в принципе, возбудить детонационную волну и взорвать топливо вместе с ракетой. Тем самым отрицать все идеи СОИ, которую вовсе не Рональд Рейган сочинял, едва ли стоит. Однако пока рельсотрон не более чем одно из устройств, преобразующих электрическую энергию в механическую энергию макротела (снаряда), но в качестве такового за последние полвека претерпевшее значительные преобразования.
Во-первых, как и прежде, он в состоянии за счет силы Ампера (магнитного давления) разгонять металлические снаряды. При этом индуктивность электрической цепи в процессе разгона будет возрастать. И это, если хотите, «голая электротехника». Во-вторых, за счет паро- и плазмообразования он способен генерировать мощный (эрозионный, абляционный) плазменный поток, реакция которого, в свою очередь, способна разгонять диэлектрический снаряд. При этом индуктивность электрической цепи будет убывать, а роль своеобразного двигателя берет на себя внутриплазменное самосогласованное электрическое поле, разрывающее ионы тройных электрических слоев. Третий вариант тот же, что и второй. Но теперь диэлектрический снаряд – это обойма металлического снаряда. Все три варианта, в принципе, работоспособны, и все три нуждаются в тщательных теоретических и экспериментальных исследованиях, способных занять не один год, а возможно, и не одно десятилетие.
Какой снаряд разгоняла американская чудо-пушка, разрекламированная телеканалом Fox News и обласканная вниманием российских комментаторов в последние майские дни сего года? Сие осталось неизвестным. Как остались неизвестными и электрические характеристики использованных источников питания.
А потому, поздравив американцев с появлением у них еще одного «сверхмощного оружия», не лучше ли вернуться к «домашним» проблемам, например, к продолжающемуся реформированию отечественной фундаментальной науки.
Не зря же уважаемый академик Фортов не устает повторять: «Если финансирование науки не будет увеличено, РАН превратится в контору по выпуску бесполезных бумаг».
Борис ОСАДИН,
доктор физико-математических наук, профессор МИРЭА
