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回复:【抢救兔吧】科普“聚龙一号”

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再说说生命的起源。
这个问题想必大家都曾经好奇过,但是过去争论了几十年,谁也不能说服谁。
比如有人说是地外的慧星带来了有机物。
自然也有不同意的和其它各种说法。
但是现在基本算是有了一种公认的解释了——地外小行星与地球的超高速碰撞过程可以从无机物合成出有机物。
这好像是发表在世界顶级期刊《自然》还是《科学》上面的一个研究成果。LZ没有具体去检阅,只是听人说起过。
只要得到了有机物,在适当的条件下就可以通过“自组织”现象在自发地合成生命体的基本结构,这一点是早几十年就知道的了。
这不是说一定没有一颗慧星带着有机物甚至细胞来到地球,而是说不需要它来。
它来与不来,地球上都可以因为小行星撞击在含有碳的地方,合成出有机物来。


IP属地:四川来自手机贴吧23楼2015-08-01 12:29
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    再说说地球内部。
    地心里面绝大部分的元素是铁,它分两层,共约3500km厚吧。内地核是一个超级大的固体铁球,外地核是熔化的铁。
    再外面是地幔,就是各种板块、岩石和熔浆,约2900km厚。
    最外面是地壳,距离地球最中心约6400km。[图片][图片]现在学术上研究最热的话题之一就是关于外地核的成份。
    通过以往多年的地震波全球观察,可以知道外地核中约90%的元素是铁。
    但是还有10%的轻元素,不知道会是什么,现在正在“猜”。


    IP属地:四川来自手机贴吧24楼2015-08-01 12:30
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      在开更前补充一点空间碎片防护的介绍。主要是上面靠记忆讲的,说得不太对。
      今天去翻了下听报告的笔记本,再来更正一下。
      大碎片的标准是尺寸大于10cm,目前大约有1万2千多个。
      小碎片的标准是10cm到1cm之间,目前有30万个以上。
      微小碎片的标准是1cm到0.1mm之间,目前在约200亿个。
      目前对8km/s以下的碎下防护研究得较充分。
      不过问题是宇宙空间中其实很小有8km/s以下的碰撞吧。。。
      8km/s以的碰撞研究就需要用到超高速发射技术,现在研究还较小。


      IP属地:四川来自手机贴吧26楼2015-08-01 12:30
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        据估算,近地空间中球形的碎片较少。卫星解体时大约只有1%的碎片是接近球形的。
        但以往实验室内主要是研究会对球形碎片的防护。[图片]从上图可以看到,碎片形状不同时,对防护层造成的毁伤特性是截然不同的。
        上面三幅图都是两幅照片的叠加。一幅是碰撞前的,一幅是碰撞后的。


        IP属地:四川来自手机贴吧27楼2015-08-01 12:31
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          3)动态压缩科学的实验装置和加速能力
          有很多学术性的问题想必大家是不感兴趣的,而且如果没有一定的物理学基础的话,恐怕也不太听得懂。
          所以LZ会尽量去写一些估计大家会喜闻乐见的内容,也不完全局限于超高速发射技术和装置上。
          超高速发射装置LZ自己分类了下,主要有四类吧。
          公开报道的最大发射速度如下。
          气体炮 16km/s(平板)
          炸药爆轰 11km/s(射流)
          电磁驱动 43km/s(平板)
          激光驱动 21km/s(小平板)
          每一类里面各有小类。
          不过直接介绍这些装置的原理可能大家不会感兴趣,LZ还是主要说说他们能做些什么实验吧。


          IP属地:四川来自手机贴吧28楼2015-08-01 12:31
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            想当年中华家刚开始搞蘑菇种植业的时候,那就是硬生生靠算盘、计算尺之类的东西来算这些模型啊。
            后来还发现苏联专家给的数据不对,怎么算都不是他们给的那个数。
            力学方面的模型主要是状态方程和本构关系这两套。
            大家都知道“理想气体状态方程”和弹簧的“虎克定律”吧?
            这就是最简单的状态方程和本构关系。
            不过加上极端压强和温度,再加上铀合金的各种复杂相变,那问题就难了去了。
            到现在也仍是离理想中的精确模型差了十万八千里。


            IP属地:四川来自手机贴吧30楼2015-08-01 12:32
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              另一类实验通常称为“带构型”的实验。
              构型就是指物体的形状。
              平板最简单,被认为是“无构型”的,或者说是平面构型的。
              如果要发射的物体是圆筒状的,比如第一节介绍的“聚龙一号”装的二维铜套筒,或者是球形的,比如神光装置压缩的三维小圆球,它们的形状复杂,就被称做是带构型的实验。
              这类实验有什么用处呢?
              蘑菇里面的真实动态压缩过程肯定都是带构型的,而且是最复杂的三维球形。
              所以带构型的实验分析起来更复杂,但是也更接近于蘑菇的真实过程。
              LZ猜测呢,带构型实验是与现在已经有的模型相结合,去逼真地研究蘑菇的起爆过程。
              而精密物理实验呢,是用于发展建立新一代的更精确和预测能力更强的新模型。


              IP属地:四川来自手机贴吧31楼2015-08-01 12:32
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                前面提到过“聚龙一号”既可模拟“初级裂变”的压缩,又可以模拟“次级聚变”的压缩。
                初级是靠炸药来向心压缩的。
                大家还记得前面贴过的碎甲弹吧?[图片]炸药贴在金属上面,爆炸后经过复杂的冲击波作用,金属内表面上会崩落出一块。这个过程称为层裂。
                上图是一小块炸药,小蘑菇外面裹的全是炸药。
                所以层裂的时候就不再是崩出一块,而是整个内表面上都要崩裂。
                那么问题就严重了。
                这个问题在蘑菇里是怎么解决的,解决到什么程度了,LZ不得而知。
                “聚龙一号”上面有三种负载:钨丝阵、铜套筒、平板飞片。
                铜套筒在磁场压缩下向内收缩,去碰撞挤压一个更小的套筒。这就和用炸药去炸一个小套筒是等效的过程。小套筒的整个内侧表面也都会出现崩裂。
                这个实验被称为柱面层裂实验。
                蘑菇里面的过程是三维的向一点收缩,这个过程是二维的向一条线收缩。
                这虽然不是完全模拟,但是好处在于维度小一点,问题也就更简单一点。


                IP属地:四川来自手机贴吧32楼2015-08-01 12:33
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                  炸药爆轰驱动也可以用来研究层裂问题。
                  一、二、三维的都可以。只需要把炸药涂在要发射的装置上就行。
                  不过装置每增加一维,实验费用恐怕是要增加十倍。分析难度也大增。
                  据说俄罗斯曾经用炸药做过半球形构型的向心压缩实验。
                  还据说美、俄合伙做过“爆炸磁通量压缩”的柱面层裂实验。美国人出钱,俄国人出技术。
                  【PS:其实这些并不是“据说”,只是LZ太懒,不想去找文献来核实这些以前听到的消息。】
                  爆磁压缩是另外一种加载技术了。
                  LZ没有仔细去了解过,大致是用炸药爆炸引起一个强磁场,再用磁场来压缩物质。
                  这种技术改一下就可以用来做常规的“电磁脉冲炸弹”EMP。
                  用炸药来产生超强超高频率的定向电磁脉冲。
                  中国似乎只做过柱面层裂实验。很贵。而且得到结果了你有可能也不知道怎么去分析。比平面层裂复杂多了。


                  IP属地:四川来自手机贴吧33楼2015-08-01 12:33
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                    炸药爆轰驱动也可以用来研究层裂问题。
                    一、二、三维的都可以。只需要把炸药涂在要发射的装置上就行。
                    不过装置每增加一维,实验费用恐怕是要增加十倍。分析难度也大增。
                    据说俄罗斯曾经用炸药做过半球形构型的向心压缩实验。
                    还据说美、俄合伙做过“爆炸磁通量压缩”的柱面层裂实验。美国人出钱,俄国人出技术。
                    【PS:其实这些并不是“据说”,只是LZ太懒,不想去找文献来核实这些以前听到的消息。】
                    爆磁压缩是另外一种加载技术了。
                    LZ没有仔细去了解过,大致是用炸药爆炸引起一个强磁场,再用磁场来压缩物质。
                    这种技术改一下就可以用来做常规的“电磁脉冲炸弹”EMP。
                    用炸药来产生超强超高频率的定向电磁脉冲。
                    中国似乎只做过柱面层裂实验。很贵。而且得到结果了你有可能也不知道怎么去分析。比平面层裂复杂多了。


                    IP属地:四川来自手机贴吧34楼2015-08-01 12:33
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                      初级压缩时是把材料当做固体来考虑。
                      次级压缩时就不再看做固体了,是当成流体、等离子体来建模。
                      在极端高压和高温下固体会像水一样可以任意地变形和流动,所以只需要当成流体来建模。
                      “聚龙一号”模拟次级压缩时就不再用固体的套筒,而是用丝阵形成的等离子体。
                      研究次级压缩的意义,LZ猜测可能是要搞清楚有没办法提高压缩的效率。
                      比如用同样的X射线能量压缩到更高的密度和温度,聚变反应更充分。
                      或者说将来可以用较少的X射线能量就能压缩达到现在的聚变水平。
                      这样初级装置就可以做得更小,有利用小型化。
                      而且初级减小还有利于环保,绿色低碳。
                      这样的话,“地球OL”重启之后就不会像《辐射》系列游戏中那样,出现各种各样的怪物了。#(滑稽)


                      IP属地:四川来自手机贴吧35楼2015-08-01 12:33
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                        神光系列装置和MD的国家点火装置(NIF)也像“聚龙一号”那样是带构型的实验装置。
                        而且它们还是三维构型,分析超来会更复杂。[图片]激光聚变分为直接加载和间接加载两种。
                        直接加载就是直接把激光打到一个包含有氘氚的小球上面。[图片]单纯从聚变的角度来讲的话,直接加载和间接加载各有利弊。
                        但是蘑菇里面的情况更像间接加载。所以似乎现在间接加载研究得更多些。


                        IP属地:四川来自手机贴吧36楼2015-08-01 12:34
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                          气体炮是最传统的动态压缩科学实验装置,主要任务是开展精密物理实验。
                          原理就跟普通的大炮差不多,LZ不多解释。[图片][图片]目前有一、二、三级炮,加速能量是依次上升,但是发射物体飞片的重量是逐个降低的。
                          一级炮大的有100mm口径的,长大约几米到十几米。一般最多加速到2km/s左右
                          二级炮大的有20mm以上口径的,长大约十几米到几十米。
                          二级炮最多把飞片加速到7km/s,再高就不可能了。
                          气体炮也可以用来发射非平面形状的飞片。
                          空间碎片防护研究中很多时候就用气体炮来发射球形的弹丸。


                          IP属地:四川来自手机贴吧37楼2015-08-01 12:35
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                            前几天听报道时有研究者介绍自己的工作,说可以把炸药产生的金属射流发射到11km/s。
                            但是LZ不知道这是不是目前的最高水平。
                            还有一类“电炮”,LZ没有见过图片,原理和发射能力也不是太清楚。
                            也许跟喜闻乐见的“电磁炮”差不多?
                            到这里主要的几类动态压缩实验装置都简略地介绍了。
                            确实,后面这部分内容就不像前面那么有趣了。 最后还有一节是关于“聚龙一号”与类似装置的比较。
                            其实没有太多可以说的,因为LZ不做这行,知道的并不多。
                            请大家不要期待高了,预计就只是放几张照片吧,让大家了解一下中华家目前与MD在参数上的差距。
                            概括地讲呢,我们现在有量上的差距,有时这个“量”还挺大的。
                            但是我们在这方面没有质的差距。
                            MD能开展的研究我们也能开展,只不过达到的压强和温度不是那么高。
                            在动态压缩科学领域,中华家与MD最大的差距不在发射装置上,而在于测量装置。
                            MD在“玛丽计划”中要建设好X射线自由电子激光XFEL,超快的质子、中子照相等等一系列的超级机器,用来在极高压强和极短时间条件下探测材料内部的各种演化过程。
                            这些机器中华家还一样都没有。任重而道远啊。
                            不过这不是本贴的话题了。


                            IP属地:四川来自手机贴吧40楼2015-08-01 12:36
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                              4)“聚龙一号”与同类装置之间的比较
                              最后这部分可能比较枯燥了。
                              LZ还是坚持把数据列出来,好让大家都清楚我们与MD在这方面的差距。
                              有差距并不可怕。想当年中华家刚造蘑菇的时候,那才是天差地别。
                              但经过几代蘑菇兔的默默努力,现在已经没有代差了。
                              相信将来总有一天能追平,总有一天能超越!


                              IP属地:四川来自手机贴吧41楼2015-08-01 12:37
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