Излучатель протонов своими руками

Радиоприемники — обзор базовых конфигураций приёмной аппаратуры, этапы развития схемотехники.

Предусилитель со стерео темброблоком для усилителя мощности, собранный на ОУ 4558.

Радиоэлектроника и схемотехника для начинающих — первые шаги в радиоделе или с чего начать будущему радиолюбителю.

Источник

Стрельба элементарными частицами

Автору, пишущему в футуро-космическом сеттинге, потребовалось описание крутого оружия будущего.

Кинетическое оружие — уныло. Хотя и практично, способ поражать цель ускоренными материальными предметами будет эффективен всегда.

Лазеры-бластеры — заштамповано до тошноты.

Не каждому дано придумать какой-нибудь «транклюкатор», чтобы и круто, и запоминалось, и в сеттинг удачно вписывалось.

Хорошо, остается ещё один способ: снять с полки учебник физики, выбрать название одной из многих малых частиц и — сделать их поражающим элементом оружия. Получается нечто среднее между кинетическим и энергетическим вооружением — наукообразно, круто, запомнить легко.

Строго говоря, стрельбой элементарными частицами занимаются очень многие авторы, даже не зная об этом. И даже мы в реале этим нередко занимаемся. С чисто технической точки зрения, газовая горелка — это стрельба ионами, пулемёт — стрельба нейтральными атомами, электрошокер — стрельба электронами. Однако чтобы выделиться в отдельную категорию пучкового оружия, ваша пушка должна соответствовать следующим критериям:

1. Очень малая масса снаряда (порядка миллионной доли от массы самого орудия и ниже).
2. Очень высокая скорость снаряда (от нескольких десятков километров в секунду и выше).
3. Энергия связей между составляющими снаряд частицами меньше, чем энергия взаимодействий частиц снаряда с целью [1] .

Любой из приведенных в статье примеров, будь он реализуем, стал бы очень грозным оружием, т. к. от него не существует надежной защиты — плотный поток частиц просто прошивает любую стандартную броню (попутно её ионизируя), а прячущуюся за ней органику крушит и ломает на уровне молекулярном и ниже. От некоторых частиц можно защититься стеной из специфических материалов (для каждого вида свой, причем стена потребуется многометровой толщины), другие можно отклонить только мощными электрическими и/или магнитными полями, третьи задержит разве что гипотетическое «силовое поле», от четвертых же защиты не существует в принципе.

Содержание

Примеры [ править ]

Ионная пушка [ править ]

Стреляет электрически заряженными атомами, чаще всего это:

• Протоны, они же ядра водорода-1.
• Ядра гелия-4, они же альфа-частицы (в 4 раза тяжелее протонов).
• Другие варианты, вплоть до стрельбы ионами трансурановых элементов.

Протонная и альфа-пушка [ править ]

Достоинства — очень мощный поражающий эффект. Тяжёлые заряженные частицы (особенно релятивистские) сотворят с целью такое, что хоронить придётся в закрытом гробу, при этом проникают на много метров в её толщину… Недостатки… хм, с чего бы начать. Эта конструкция один сплошной недостаток.

Протоны и альфа-частицы, будучи заряженными частицами одного знака, очень сильно отталкиваются друг от друга. Поэтому заряд очень быстро расходится, превращаясь в безобидный дождик. Чтобы хоть что-то прилетело в цель, а не в вас, вам нужно разогнать их до релятивистских скоростей. А поскольку у нас частица массивная, на это требуется очень, очень много энергии. Таскать с собой синхрофазотрон, чтобы пострелять (и атомный реактор для его питания) — не лучшая идея.

Возможное решение: оснащать протонными и альфа-орудиями космические «летающие крепости», каждая из которых будет, по сути, большим летающим коллайдером. Можно эффективно расстреливать как цели в вакууме, так и на поверхности планет — в последнем случае сначала надо пробить в атмосфере ионизированный канал лазером, а затем пустить по нему частицы. Либо все-таки таскать с собой ускоритель частиц, но положить его в хаммэрспейс, как это делал Порри Гаттер

Стрельба пучком нейтральных атомов [ править ]

Как вариант — можно соединить разогнанные положительные ионы с разогнанными электронами. Более того, электроны можно даже предварительно не разгонять — так как их масса по сравнению с ионами крайне мала, общая скорость пучка после рекомбинации практически не изменится.

Нейтральные атомы не испытывают электростатического отталкивания, поэтому могут параллельным пучком улететь весьма и весьма далеко. А врезаясь в цель, они превращаются в те же самые ионы — поскольку лёгкие электронные оболочки тормозятся о верхние слои цели, а вот оголённые массивные ядра летят дальше.

В силу указанного пучок нейтральных атомов — единственное более-менее реалистичное пучковое оружие на современном техническом уровне. Неэстетично, зато дёшево, надёжно и практично. Единственный его недостаток — полная неприменимость в атмосфере: столкнувшись с атомами атмосферных газов, заряд очень быстро ионизируется, а потом рассеется. Однако для космоса что-то лучше трудно придумать.

Возможное решение: описано выше.

Электронная пушка [ править ]

Высокоамперная [ править ]

Нередко описывается как «тесла-ружьё» или «молниемёт», и, судя по всему, придуман раньше всех тем самым Николой Теслой (или же современниками по мотивам его техники — детали разнятся), даже раньше теплового луча из «Войны миров», Т. Е. раньше лазера.

Электроны проще всего разогнать — они имеют электрический заряд и очень небольшую массу, так что для придания им релятивистских скоростей достаточно вполне реалистичного напряжения в 500 киловольт (для ручных установок всё ещё многовато, но стационарная пушка его может дать без проблем). С другой стороны, проблемы с расходимостью у них ещё выше, чем у протонов — так как они лёгкие, электростатическая сила расталкивает их ещё быстрее.

Ну и из-за той же малой массы — низкое поражающее действие и пробивная способность. То, что легко разогнать, легко и остановить. С другой стороны, очень высокое останавливающее действие — цель по сути получает мощный электрический разряд, когда электроны от точки попадания начнут растекаться по всему её объёму и на соседние поверхности. Много где подсвечивается повышенная эффективность тесла-оружия против роботов и коммандос в силовой броне — заряд мало того, что сам притягивается к металлу и электронным цепям, так и всерьез и надолго выводит их из строя — и это не говоря о том, что электроны попадают на провода и микросхемы, что воспринимается как сигналы, из-за пережившая «эпилептичекий приступ» электроника начинает сильно глючить, «падает» или вообще сгорает. В свою очередь пушка, единым махом лишившаяся огромного количества электронов, приобретёт неслабый электрический заряд и больно шарахнет током ближайший источник электронов — например, тело оператора.

Возможное решение: прицельное пускание молнии требует разности потенциалов между стрелком и целью. Считаем, исходя из конструкции «электропушки», что он у нас уже есть, но результата и это не гарантирует. Напрашивается способ сначала попасть в цель «проводником-наводчиком», а потом уже в него шарахнуть электронами. Можно опять же создать ионизированный канал лазером и по этому невидимому «проводу» пустить поток электронов.

Низкоамперная [ править ]

Электронов берётся полторы штуки, но разгоняются чуть ли не под сотню МЭв (чтобы хотя бы сотню метров по атмосфере пролетели). Останавливающее действие нулевое (тяжёлая лучевая болезнь проявится через минуты в лучшем случае), для стрельбы требует таскать с собой протвинский ускоритель.

Впрочем, с появлением лазерных ускорителей (которые на текущий момент находятся в стадии прототипов), можно будет обойтись без ускорителей частиц размером с протвиновский: так, в Техасском университете в Остине удалось разогнать пучок электронов до кинетической энергии в 2 ГэВ на дистанции всего лишь в два (!) сантиметра. Конечно, это требует использования лазеров большой мощности.

Возможное решение: из-за множества неудобств и отсутствия преимуществ перед другими вариантами, скорее всего, не потребуется. Однако, если лазерные ускорители частиц будут доведены до рабочих образцов — реализация возможна.

Нейтронная пушка [ править ]

Достоинства — проникающая способность не меньше, чем у протонной пушки (а даже больше). При этом никаких проблем с расходимостью пучка. Нейтроны — они электрически нейтральные. То есть если удалось запустить их параллельным лучом или пучком, то они так и будут лететь параллельно, пока во что-то не воткнутся.

Недостатки те же, что и достоинства: нейтроны — они электрически нейтральные. То есть совершенно непонятно, КАК формировать из них пучок, разгонять и направлять его в цель, потому что самый естественный метод для разгона элементарных частиц — электрическое поле — здесь не работает. Медленные нейтроны можно в бутылку наливать, но в качестве поражающего фактора они не годятся. «Нормальный» источник быстрых нейтронов — ядерный взрыв, но, нас ведь не устраивает одноразовая пушка? устроит если это боеголовка на ракете по тому же принципу что и рентгеновский лазер Второй способ — обстреливать ускоренными протонами атомы тяжелых элементов, они будут «вышибать» нейтроны из атомных ядер, какая-то часть из них точно полетит в сторону цели, нам же останется сделать так, чтобы нас самих не достали нейтроны, полетевшие в другие стороны.

Другой недостаток — совершенно нулевое останавливающее действие. Нейтроны сами по себе никого убить не могут. Они только делают цель и всё, что её окружает, радиоактивными (превращают стабильные изотопы в нестабильные). А уже наведённая радиация убивает. То есть сначала наша цель даже не заметит, что её обстреляли, успеет сделать ответный выстрел… и лишь потом обнаружит, что стала смертельно больным (и смертельно опасным для окружающих) инвалидом. Впрочем, всё зависит от мощности — достаточно плотный поток нейтронов убьёт быстро, но в качестве ручного оружия не годится — часть наведённой радиацией может поразить самого стрелка, так как воздуху при такой мощности тоже достанется.

Возможное решение: сделать нейтронную «насадку» на протонный ускоритель из рецепта выше. Получим дико жрущую энергию, здоровенную и фонящую смертельной радиацией дуру — при этом эффективную до полной бесчеловечности. Нейтронный залп по космической станции, например, гарантированно превращает её в мёртвую космическую станцию. А орбитальным залпом с нескольких установок можно и город стерилизовать.

Нейтринная пушка [ править ]

Нейтрино нейтрально, и никто не знает, как их собрать в пучок. А даже если что-то и выйдет — это из серии «как пострелять в своё удовольствие и никому не навредить при этом». Можно без опасений давать детям. Из неё даже застрелиться не выйдет. Впрочем…(Суть: если вы окажетесь на расстоянии земной орбиты от сверхновой, предварительно накинув на себя «магическую неуязвимость» ко всем испускаемым ею частицам и волнам, кроме «безвредных» нейтрино — умрете от «нейтринной радиации». Такие дела…)

Возможное решение: не требуется.

Мезонная пушка [ править ]

Хорошая новость для изобретателей очередного луча смерти. Мезоны — это частицы, состоящие из пары кварк-антикварк. Они электрически нейтральны и массивны, так что отличаются высокой проникающей способностью. И при своём распаде будут выделять довольно много энергии, так что, в отличие от нейтронов, могут наносить прямой урон. Теоретически — отличный кандидат в «дезинтегратор», т. к. протоны при столконовении с мезонами распадаются на кварки. Практически — для этого надо попасть мезоном точно в каждое атомное ядро, то есть, мезонный луч потребуется запредельной плотности. Конечно, организм вряд ли переживет множество «атомных дырок» в нём, но эффектного превращения цели в пыль при этом не получится.

Плохая новость для изобретателей — мезон очень редкая (не зря же строят огромные дорогущие ускорители ради шанса получить несколько единичных экземпляров) и очень нестабильная частица — самая долгоживущая разновидность аннигилирует через 5,2·10 −8 секунды. Нет, если разогнать их до релятивистских скоростей (очень-очень-очень релятивистских, практически вплотную к световому барьеру), то принцип относительности позволит пожить немного подольше — но скорее всего, они аннигилируют, пока вы будете их разгонять.

Возможное решение: локально изменить законы физики. Шутка: если мы такое умеем, то никакие «стрелялки» уже не потребуются, проще сразу приказать цели рассыпаться на атомы.

Фотонная пушка [ править ]

Фотоны — кванты радиоволн/микроволн/ТГц/света/рентгена/гамма-излучения. Энергия зависит от частоты: самая низкая у радиоволн [2] , повыше у микроволн (тех самых что в микроволновке), ещё выше у терагерцового излучения, после которых инфракрасный свет, дальше видимый и ультрафиолет. Выше энергия у рентгеновского излучения и самая высокая — у гаммы.

Фотоны видимого света довольно-таки высокоэнергетичны, зато проникающая способность отсутствует начисто — при столкновении с препятствием сразу отдают энергию (массы покоя у них тоже нет), нагревая его при этом. Если вы всё ещё считаете излучатель фотонов «безобидным фонариком» — подержите под достаточно сильным «фонариком» руку минут хоть пять. Собственно, весь боевой смысл старого доброго лазера — сосредоточить энергию фотонов на очень маленькой площади, и можно резать металлы, испарять жидкости и тому подобное.

Как и остальные подобные устройства, лазер страдает низким КПД, и сверхмощный лазер в качестве ручного оружия больше принесёт проблем стрелку, чем наделает вреда мишени. Ниши лазера другие: наводить ракеты, ослеплять людей и датчики. И как уже писалось выше — пробивать в воздухе ионизированный канал для заряженных частиц. А ещё можно применять в космосе.

Рентгеновский лазер — как одноразовый на основе атомной бомбы, так и недавно изобретённый многоразовый на основе ускорителя — вигглер. Оптика для рентгена начала появляться только недавно и основана на дифракции на кристаллах, габариты всего этого — для космического корабля. Если хочется экзотики, то можно все эти лазеры называть разер. Есть ещё мазер, излучающий когерентные микроволны — те самые, что в микроволновке. Есть ещё терагерцевое излучение — промежуточное между микроволнами и инфракрасным светом, его могут излучать как некоторые виды лазеров, так и некоторые виды мазеров. Как управлять гаммой — не знает никто. Любители фантастики могут придумать какой-нибудь аналогичный мазеру когерентный излучатель мощных радиоволн.

Возможное решение: рабочие варианты существуют уже давно, дело лишь за мощностью. Хорошей защитой от светового лазерного луча послужит «зеркальная броня», зато прозрачное «силовое поле» не защищает вовсе. А вот рентгеновские лазеры зеркало способно отразить лишь почти по касательной, всё остальное не отражается.

• Не послужит. Каким бы отражающим вещество ни было, у него есть предел насыщения, и, отразив сколько сможет, остальную энергию оно начинает поглощать. Лазеры чудесно режут зеркала, просто мощности нужно чуточку больше.

Тахионная пушка [ править ]

Это устройство многие знают благодаря Лукьяненко и его «Линии Грёз», хотя он в этом и не первый (сверхсветовые торпеды используют, например, во вселенной «Берсеркеров»). Лукьяненко ещё и подсветил эффект от стрельбы тахионами: «обидно, ещё не выстрелив, уже видеть, что промахнулся». И здесь серьезное нарушение логики — принцип причинности будет нарушен только с точки зрения цели (сперва в тебя попадут — потом увидишь, как стреляют), но никак не стрелка. Да и чтобы этот эффект стал различим, дистанция выстрела должна быть 2-3 световые секунды минимум, то есть около миллиона километров, но у Лукьяненко-то тахионами стреляют в комнате!

• На самом деле нарушение причинности с точки зрения стрелка тоже получить можно… только для этого стрелок и цель должны двигаться относительно друг друга с релятивистскими скоростями.
• Но это всё полбеды. Главная беда, что поразить тардионную цель тахионным лучом ещё сложнее, чем нейтринным. Если нейтрино очень мало взаимодействуют с обычным веществом, то тахионы (в тех физических теориях, где они существуют) не взаимодействуют вообще, в принципе.

Возможное решение: не маяться дурью.

Гравитонная пушка [ править ]

Гравитоны — теоретически существующие, но пока не найденные на практике частицы, являющиеся переносчиком гравитационного взаимодействия. В силу неизученности их свойств (и недоказанности существования), достоверно сказать о возможности или невозможности создания гравитонной пушки невозможно — как и о том, будет ли она эффективна, если стрелять гравитонами всё-таки возможно.

Возможное решение: продолжать прокачивать скилл современной физики.

Аннигилятор [ править ]

Поражающий фактор — пучок античастиц (любых). Теоретически — абсолютное оружие, игнорирующее вообще любую броню, кроме столь же теоретического «силового поля». Если получится решить для начала проблему хранения «идеальной кислоты». Да и проблему её получения в достаточных количествах, если уж на то пошло. В атмосфере, любой, стрелять из аннигилятора тоже не рекомендуется, если не хотите получить взрыв прямо у себя под носом. А еще античастицы не аннигилируют на скоростях выше 0,1 световой, а просто «скалывают» куски с «нормальных» частиц.

Возможное решение: непонятно даже, как к нему подступиться. Впрочем, можно начинить ими бомбу. От всех прочих вариантов этот отличается упомянутым выделением огромного количества энергии при взаимодействии античастиц с «обычными». В смысле, действительно огромного: если взять антивещество с той же массой, как у взрывчатки в какой-нибудь гранате, им можно будет снести крупный город (примерно 42 мегатонны на килограмм антивещества). Следовательно, решив проблему получения и удержания на месте (допустим, тем же «силовым полем»), можно получившийся контейнер вставлять в обычные ракеты и снаряды достаточного размера и так запускать в противника. Только вот наша аннигиляционная бомба будет взрываться при любом повреждении этого контейнера.

Источник