他们造出迄今最逼真绝地光剑,光焰高达2200度,可变5种颜色,轻松切钢板

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他们造出迄今最逼真绝地光剑,光焰高达2200度,可变5种颜色,轻松切钢板
麻省理工科技评论 2020-10-19

2020-10-19

看过《星球大战》的人,想必都对影片中的一件标志性高科技武器难以忘怀:光剑。
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看过《星球大战》的人,想必都对影片中的一件标志性高科技武器难以忘怀:光剑。

看过《星球大战》的人,想必都对影片中的一件标志性高科技武器难以忘怀:光剑。

他们造出迄今最逼真绝地光剑,剑焰高达2200度,可变5种颜色

在星球大战的世界观中,光剑的地位举足轻重,它是一种传承,也是一种象征,其内部包含有一块凯伯水晶,注入能量后,可以释放等离子体,并能通过磁场约束形成五颜六色的剑刃,训练有素的绝地武士和西斯反派使用光剑与原力配合,一人对打几十名身着星际铠甲且持有枪械的士兵,如同砍瓜切菜。

作为科幻世界最受欢迎的虚构武器之一,哪个星战迷不想佩一把?现在,还真有群疯狂的工程师们把它给造出来了。

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日前,加拿大籍工程师詹姆斯 · 霍布森(James Hobson)带着小团队成功创造了 “世界上第一把基于等离子的可伸缩光剑”,而且设计风格非常蒸汽朋克,该光剑使用丙烷气提供能量,可喷射出 2200 摄氏度的高温火焰柱,以至于能够刺穿铁门、切开钢板。这项工作的演示视频在 YouTube 频道“黑客史密斯(Hacksmith)” 上吸引了 1700 多万点击播放。

许多星球大战爱好者都曾试图仿造光剑,但多数方案是使用不可伸缩的灯管或荧光棒去模仿其外观,换句话说,就是美化的长柄手电筒。无疑,现在这把堪称是最接近科幻的还原方式,它用起来不仅酷炫,还具备杀伤力,one more thing,它还能变换不同颜色:

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话说回来,这把光剑是怎么做的?什么原理?

简单来说,你可以把它看成是一个大号的等离子切割器。不过为了彰显情怀,霍布森团队还是从头到尾对每个细节进行了定制开发,正儿八经的全球限量版,从机床刻蚀零部件,到定制电子主板,将极客精神进行到底。

小组的设计人员在构想设计方案的时候,一张蒸汽朋克风的图片激发了灵感,19 世纪的机械设计美学与现代科技碰撞总有种特殊的美感,考虑到自制光剑也需要用到很多仪表、气阀乃至导气管之类的蒸汽朋克元素。

索性,第一把光剑就打造成这种风格,而得益于先进的现代数控机床工艺,很多零部件都能够轻松刻蚀打磨出来,从设计图到实物几乎相差无几。

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光剑的手柄有了,接下来的关键,就是怎么解决 “剑刃” 的问题。

有意思的是,这并不是霍布森第一次做光剑模型了,他的团队曾在过去两年尝试过用不同的方式做光剑,不过此前都是通过高压直流电加热缠绕在绝缘体棍上的特殊金属丝,使其发光发热,达到 “光剑” 效果,然而这种方式遭到了诸多网友的吐槽:“这不就是根烧红的铁棍么 ······”。

于是这次他们另辟蹊径,决定用高温火焰来替代。

燃料是比较好获取的,家里的煤气罐里就有,但怎么让火焰形成足够强劲的等离子体束呢?

几番测试,团队将液化石油气或丙烷与氧气混合,然后通过 “层流喷嘴” 将其喷出点燃,根据霍布森的说法,“这是工程师的专用气体喷嘴工具,它能产生高度集中的气流以产生等离子束,而且可以通过调整阀门大小,最终获得自己想要的光束程度。”

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不过这个工业喷嘴的价格与它的热量水平相当,单个价格超过 4000 美元。那么问题又来了,如何改变火焰颜色呢?

小组人员突发奇想,不如通过在火焰中添加不同化学物质试试,效果令人满意,氯化钠(食盐)能使光束变黄,硼酸带来绿色,氯化锶带来红色,氯化钙则会产生琥珀色。

再次论证了学好数理化的重要性。

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为了能够捕获和控制如此高的能量输出,他们的光剑需要与定制的背包连接,该背包装有电源、控制装置、燃气与氧气罐等;更用心的是,他们还定做了一个可精确控制气流的集成电路程序,以实现按下按钮就能喷出或者收回光束,毕竟,绝地武士们不需要手动去调节光剑长短。

小组人员运用 Altium designer 软件进行电路板设计,这是一款电子设计自动化软件,可用于原理图、PCB、FPGA 设计,结合了板级设计与 FPGA 设计,然后通过第三方 PCB 代工厂把电路板给制造出来,板子到手后,手动焊接上各类元器件,一气呵成:

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至此,核心工程与技术难关均已攻克,最后就是部件大组装,蒸汽朋克光剑终极套装最终亮相。

当背上套装、拿起剑柄,光束喷薄而出的那一刻,星球大战的主题背景音乐在耳边响起,感觉所有努力都没白费,“May the Force be with you. ”( 愿原力与你同在 ),霍布森表示,下几期视频将开始演示这把光剑的破坏力。

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尽管霍布森及其团队创建的原型通常无法大规模生产,但他相信,所有创意均有付诸实践的价值。

不只是光剑,他的团队还制造过各种影视超级英雄的装备:可吸引电流的雷神之锤、自动变形和发射激光的钢铁侠铠甲、飞檐走壁的蝙蝠侠装备 ······“我们认为,为了创新和突破极限,所有想法都值得进行原型设计,在此过程中能启发全球数百万人。”

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詹姆斯 · 霍布森(James Hobson)毕业于加拿大康尼斯多加学院机械系统工程学专业,曾是一名全职工程师。

2016 年,出于兴趣爱好,他辞职创办了 Hacksmith Entertainment Ltd.,并担任创始人兼 CEO,开始运营一个基于工程技术演示的 YouTube 频道,即 Hacksmith,其团队工作目标只有一个,就是把电影、漫画和视频游戏中虚构的想法转变为真实的原型,以此激发世界各地年轻人对科学、技术、工程和数学(STEM)领域的兴趣。

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