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与此同时,赵学成还带领着大家完善天罗地网防御系统。得益于可控核聚变技术的进步,他启动了一个新的研发项目——能量防护罩。
能量防护罩是一种使用强大磁场来抵御爆炸冲击波的防护装置。它的原理是,在关键设施四周布置强大的磁铁,在受到爆炸威胁时启动系统,在设施周围形成强大的磁场屏障。这种磁场能够偏转并吸收爆炸产生的大部分冲击波和高热能量,防止其对设施造成伤害。
具体来说,这套系统使用了种花国自主研发的超导磁铁来提供极强的磁场。这种超导磁铁使用新型高温超导材料,可以在液氮温度下达到极高的磁场强度。种花国的物理学家在磁性体材料的配方和结构上做了大量优化,终于合成出一种全新的钴基超导材料。这种材料的关键突破在于采用了全新设计的缠结层结构,可以提高电子对的移动能力,从而在较高温度下也保持超导特性。在液氮环境下,这种新型超导线圈的抗磁能力可以达到50T以上,远超过普通超导磁铁的2-3T。
在这种强大磁场的作用下,能量防护罩形成的磁场力量是极大的。具体来说,在检测到来袭导弹后,系统会自动启动。分布在设施四周的数十个超导磁铁会同时对设施形成一个半径达一公里的巨大磁场球体,最大磁感应强度超过20特斯拉。这已经达到了让普通物质发生相变的强度。为了抵御如此强大的磁场,设施本身也需要有极高的抗磁能力,所有属于设施的建筑都会在建造时就考虑到磁场防护的需要。窗户会用特殊非磁性玻璃,墙体也会在混凝土中掺入抗磁材料。就这样,当超导磁铁启动时,整个设施都会被一个巨大的磁场球体完全包裹。
当导弹在空中爆炸时,大量的爆炸能会以冲击波和高热的形式释放出来。据估算,一枚典型的巡航导弹爆炸时能产生数十万焦耳的能量转换为冲击波,威力巨大。这时,强大的磁场就会发挥作用,吸收和偏转大部分冲击波,将其能量转化为磁能储存在系统中。具体来说,当冲击波穿过磁场时,会引起磁场线发生扭曲和振动。这种振动所带来的变化磁通,会在超导线圈中感应出巨大电流,相当于吸收了冲击波的能量。残余的冲击波在通过磁场后也会被进一步削弱和抵消。整个过程就像石头投入水中的涟漪被岸边的海藻层层吸收。这样,设施内部就不会遭到毁灭性的直接打击。
不仅是冲击波受到削弱,连高温和射线也会被磁场隔绝。强磁场本身可以偏转射线轨迹,减弱其强度。另外,磁场在吸收冲击波能量的同时也将大量的热量转化成无害的磁能,减小了传向设施内部的热量。如果有细小射线穿透,设施表面的特殊涂层也能提供屏蔽。
总体来说,在能量防护罩的作用下,设施内部所受冲击波、高热和辐射的总体作用不超过百分之一。所有关键部位都将安然无恙。这套系统为设施提供了近乎完美的防护,大大提高了存活率。
要实现如此高水准的防护,能量防护罩系统的工作参数必须达到极高精度。这需要种花国自主研发的先进监控系统进行精确控制。具体来说,设施上空和四周会布置精密的探测器,对任何威胁进行实时监测,比如探测到的热辐射、压力变化等,都会被系统捕捉并判断威胁等级。一旦达到启动标准,自动系统就会激活磁铁开始产生防护磁场。
与此同时,对磁场大小和分配也要做到精确把控。如果磁场过弱,防护效果会打折扣。但如果过强,对设施本身也有损害。所以磁场控制系统可以根据实时测量参数,对磁铁通量进行精确调节,使磁场始终保持在最佳工作状态。另外,还要控制磁场的均匀度,避免局部过强过弱,保证整体防护。这需要环绕设施设置大量的磁强传感器进行全时监测。所有这些精密设备的工作都由种花国自主研发的量子计算机进行协调和优化,做到完美配合。
能量防护罩这一概念最初是赵学成根据物理定律提出的设想。他意识到强磁场的偏转作用可以用来构建防护屏障。磁偏转板这个设想一直存在,但是由于技术难题太多,一直难以实现。直到种花国掌握了高温超导技术和精密控制系统,这一设想才得以转化为现实。
从原理提出到实际落地,能量防护罩项目经历了近十年。光是基础科学研究就用了大量时间,需要深入理解爆炸冲击波与强磁场的相互作用规律。另外材料学上的难题也非常大,要获得理想的抗冲击和抗磁性能并不容易。还需要解决巨大的热量转化问题,确保磁场吸收的大量能量可以转换储存而不会破坏系统。各项系统之间的匹配问题也非常复杂。
在赵学成的坚持下,种花国组建了一个由物理学家、材料专家、工程师组成的大团队,通过分工协作逐步攻克了各种难题。经过反复论证、仿真、试制和测试,终于将这一前沿技术转化为可可靠的实用系统。