Спецэффекты в кино: как создавали световой меч из «Звездных войн. Как это сделано, как это работает, как это устроено Существует ли настоящий световой меч

04.03.2024

28 сентября 2014 в 18:40

Возможно ли создать световой меч с точки зрения современной науки?

Физика

Перевод

Благодаря обширному техническому описанию, созданному сценаристами, мы имеем довольно хорошее представление о том, как может быть устроен световой меч. И вот уже несколько десятков лет миллионы поклонников вселенной «Звёздных войн» мечтают о создании подобной технологии. Давайте посмотрим, в каком приближении современная наука позволяет создать оружие а-ля световой меч?

Так выглядит «оригинальный» световой меч в разрезе.

Для начала разберёмся, как устроен световой меч джедаев. Несмотря на название, луч этого оружия состоит не из света. Это ошибочный термин (если вообще можно говорить об ошибочности в данном случае) того же порядка, как и «падающая звезда» применительно к метеорным телам, сгорающим в атмосфере Земли. Поэтично, но не более того. Наиболее правильным описанием принципа действия светового меча будет следующее: создаётся плазменная дуга, которая с помощью магнитного поля и фокусирующего кристалла «вытягивается» удерживается в виде длинной тонкой линии. Но нужно иметь в виду, что тут замешано нечто очень похожее на силу, используемую джедаями и ситхами для манипулирования физическими объектами.

В качестве иллюстрации из реальной жизни можно привести вот эту электрическую дугу, которая изменяет свою форму под воздействием магнитного поля во время проигрывания музыки:

Другой пример дуги:

Вполне можно себе представить, как эта дуга «берётся» посередине и вытягивается примерно на метр, превращаясь в «клинок» меча. Хотя в реальности это очень сложная задача, но к этому мы ещё вернёмся.

Сегодня мы уже используем технологии, весьма близкие к данному выше описанию принципа действия светового меча. Например, в аппаратах для резки металла на фабриках по всему миру применяется «луч» сверхгорячей плазмы (до 40 000 градусов).

На это схеме показано устройство плазменного резака, и оно похоже на то, как может быть устроен световой меч. К сожалению, на этом сходство заканчивается. Образуемая дуга очень мала по размеру (на схеме она обозначена голубой линией). Она воспламеняет подающийся под давлением газ, который работает как теплоноситель, отводя энергию дуги наружу.

Главный «недостаток» плазменного резака, с точки зрения нашей задачи, заключается в очень небольшом размере дуги. В лучшем случае её можно «растянуть» до 12-15 см. Кроме того, эти устройства потребляют огромное количество электроэнергии. Сопло резака должно постоянно охлаждаться проточной водой, в противном случае оно очень быстро расплавится. В некоторых резаках поток газа работает как катод, а разрезаемая поверхность - как анод. В результате плазменная дуга получается относительно длинной и вынесенной за пределы аппарата. Но в любом случае, в качестве оружия такие плазмотроны использовать не получится. Хотя бы потому, что сначала вам придётся подключить к вашему противнику кабель высокого напряжения.

Пока что мы не владеем технологией, позволяющей вытянуть и удерживать дугу с помощью магнитного поля. Даже если вытянуть её наружу из некой гипотетической рукоятки, она будет нестабильна, постоянно отклоняясь в стороны в случайном порядке, стремясь «прилипнуть» к ближайшей поверхности.

Кроме того, поскольку дуга будет представлять собой чрезвычайно вытянутую петлю, находящиеся на малом расстоянии друг от друга ветви просто сольются и дуга снова укоротится. Но даже если мы каким-то образом решим обе описанные проблемы, у нас остаются другие: мощная потеря тепла и нематериальная, если так можно выразиться, природа дуги, то есть с её помощью невозможно блокировать или парировать удар оружия противника.

Другой путь

Вероятно, стоит подумать совсем в другом направлении. Итак, нашей задачей является создание ручного оружия, способного разрезать различные материалы, имеющего светящийся «выдвигающийся» клинок. На сегодняшний день ближайший вариант, теоретически доступный нам, это струна из нескольких нитей, состоящих из углеродных нанотрубок. Режущая способность струне может быть придана с помощью пульсирующего электромагнитного поля и/или плазмы. Этот своеобразный «энергетический вибро-меч» по своей конструкции будет напоминать смычок, ведь надо же как-то натянуть эту проволоку. В противном случае получится кнут, а не меч.

Для обеспечения «выдвигаемости» клинка, возможно, придётся сделать жёсткую часть клинка телескопической, а проволоку поместить в виде катушки в рукоятке. Для обеспечения высокой механической прочности телескопическую часть можно изготовить также из углеродных нанотрубок. Жёсткая часть клинка будет достаточно тонкой, чтобы проходить сквозь разрезаемый материал вслед за раскалённой проволокой, и в то же время достаточно толстой, чтобы выдерживать удар оружия противника.

Для максимального продления ресурса режущей проволоки и снижения теплопотери, нужно подавать энергию непосредственно перед контактом с разрезаемой поверхностью, пуская импульс от рукоятки к наконечнику. Нити, формирующие проволоку, будут постепенно изнашиваться по мере прохождения заряда от внешних слоёв проволоки к сердцевине. В результате будет наблюдаться эффект постоянной абляции, что потребует регулярного обновления проволоки, ведь она будет очень тонкой. Чем она будет тоньше, тем выше будет режущая способность оружия.

Источник энергии всё ещё будет очень велик, возможно, его придётся носить в рюкзаке. Необходимо будет решить проблему теплоизоляции рукоятки, в том числе с помощью принудительного ограничения времени непрерывной работы. Учитывая очень большую яркость свечения раскалённой проволоки, нужно будет пользоваться специальными светозащитными очками. Если уж мы говорим об использовании самых передовых достижений науки, то очки также могут быть не просто оптическими фильтрами. Пожалуй, целесообразно будет использовать умные очки. Будучи совершенно прозрачными при обычном ношении, они будут динамически затемнять или делать непрозрачной только небольшую зону поля зрения, достаточную, чтобы покрыть раскалённую сияющую проволоку.

Вот так мог бы выглядеть, в результате, описываемый «энергетический вибро-меч»:

А какие более-менее доступные (или перспективные) технологии вы предложили бы использовать для подобного ручного оружия?

» придется ждать еще целых два года. Чтобы не разочаровать зрителей, создателям фильма надо выполнить, как минимум, два условия: не превратить сюжет в бред и удивить эффектами. Ведь когда-то совершила технологический прорыв в кино. Многие новшества из «Звездных войн» уже превратились в олдскул. Но одна вещь до сих пор лишает сна любителей фантастики — световой меч. О его создании и поговорим.

Все, кто смотрел «Звездные войны» в детстве, мечтали о световом мече. Его невозможно было сделать из подручных средств, разве что открутить в школе люминесцентные лампы. Впрочем, актеры, игравшие джедаев, тоже видели светящееся лезвие только на экране. На съемках использовались палки из светлого углепластика.

Изначально палки сделали трехгранными и обклеили светоотражающим веществом. В рукоятку поставили моторчик, который всю эту конструкцию крутил. Меч как бы сверкал, но немного не так, как об этом грезил . Поэтому отснятый материал отдали аниматорам, и те покадрово раскрашивали лезвия. Один из умельцев вовремя заметил, что если меч из света, то луч должен подрагивать. Этим он добавил работы: теперь на каждый отснятый кадр приходилось накладывать еще один засвеченный, на котором нет ничего, кроме клинка.

Когда на рубеже 90-х и нулевых создавали , мечи все так же раскрашивали, только не вручную, а на компьютере. Вместо аниматоров, теперь страдали актеры: им выдавали тяжелые палки из алюминия и стали. Поговаривают, что , снимаясь для « », на рукоятке словами «Грязный ублюдок». Мы, кажется, даже знаем почему.

Молитвы артистов (либо маты Джексона) были услышаны, и для третьего эпизода использовались карбоновые клинки, покрытые стеклом и пластиком. Однако не тут-то было. Новые палки долго не ломались и не гнулись, зато могли покалечить их пользователя. Видно, с этой модификацией актеры смирились, по крайней мере Сэмюэл Л. Джексон больше ничего не писал на реквизите. Хотя, может, его просто задобрили тем, что сделали световой луч эксклюзивного розового цвета.

Джордж Лукас приходит в ярость, если его световые мечи копируют, хоть режиссер и не был первым, кого осенило подарить героям такое орудие. Он подсмотрел идею в старых научно-фантастических сериалах (рукоять, говорят, стырили из сериала «

Ритуал создания собственного светового меча был неотъемлемой частью тренировки джедая и включал в себя не только технологическое умение, но и гармонию с Силой. В идеале, джедаю нужно много месяцев, чтоб создать совершенное оружие , которое он будет хранить и применять до конца дней своих. Однажды созданный тобой, световой меч станет твоим постоянным спутником, твоим инструментом и находящимся наготове средством защиты.

Люк Скайуокер

В этой статье мастер-самодельщик расскажет нам, как сделать световой меч джидая со световыми и звуковыми эффектами. Созданный на платформе Arduino меч реагирует на каждое движения. Посмотрим видео.

Ниже приводятся характеристики меча.
Свет:
-Плавное включение / выключение с эффектом светового меча
- Пульсирующий цвет с возможностью отключения

Звуки:
-Режим 1: сгенерированный шум. Частота зависит от угловой скорости лезвия
-Режим 2: звук гул с SD-карты
-Медленный взмах - длинный звук гула (случайно от 4 звуков)
-Быстрый взмах - короткий звук гула (случайным образом от 5 звуков)
-Ярко-белая вспышка при ударе меча о поверхность
-Воспроизведение одного из 16 звуков при ударе
-Слабый удар - короткий звук
-Жесткий удар - длинный звук
-После включения питания на лезвии отображается текущий уровень заряда аккумулятора от 0 до 100%

Батарея:
-Аккумулятор разряжен-световой меч не включается-кнопка включения мигает 2 раза
-При разряжении аккумулятора во время работы меч автоматически отключается
Кнопка управления:
-Удержание-вкл/выкл меча
-Тройное нажатие-изменение цвета
-Пять нажатий-изменение режима звука
-Выбранный режим цвета и звука, сохраненный в памяти

Инструменты и материалы:
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-Труба из поликарбоната Ø 32 мм с диффузией (рассеивание) купить можно ;
-Труба канализационная Ø 32 мм и Ø 40 мм;
-Заглушки пластиковые;
-Все для пайки;
-Шлейф;
-Стальная проволока;
-Двухсторонний скотч;
-Клеевой пистолет;
-Крепеж;
-Ножовка;
-Напильник;
-Линейка;
-Маркер;
-Нож;
-Скотч;
-Бумага;
-Горелка;
-Дрель;
-Штангенциркуль;
-Конусное сверло;
-Баллончик с краской;
-Поролон;
-Термоусадка;
-Изолента;
-Отвертка;

Шаг первый: подключение
Согласно схемы на макетной плате собирает электронику . Паяет контакты монтажным проводом. Понижающий преобразователь предварительно регулирует на 4,5 В. Акселерометр подключает отдельно с помощью шлейфа.

Шаг второй: прошивка
Инструкции, прошивки, звуки можно взять

или скачать по ссылке на этой странице.

Настроить можно:
-Число микросхем на ленте (если будет меняться длина лезвия меча)
-Вкл/откл мерцания
-Измерить и указать в Ом сопротивление резисторов
И некоторые другие настройки.
Для проекта мастер взял MicroSD 4 Гб, FAT.
При прошивки собранного меча необходимо включить питание.

Шаг третий: аккумуляторы
Для своего проекта мастер использовал три литиевых аккумуляторы 18650 со встроенной защитой.
Паяет их последовательно в одну батарею. Диаметр 32 трубы больше, чем блок аккумуляторов. Автор обматывает батарею бумагой так, чтобы она плотно входила в трубу. Затем разогревает поверхность трубы горелкой и быстро остуживает. Труба сужается и принимает форму батареи. Вытаскивает батарею. Снимает бумагу. Теперь батарея плотно заходит в трубу и не болтается.

Шаг четвертый: светодиодная лента
Длина лезвия (поликарбонатная труба) 75 см. Мастер отрезает два куска светодиодной ленты по 75 см. Наклеивает на ленту двухсторонний скотч. В верхней части ленты делает отверстие (не повредив дорожки). Протягивает один конец изолированной проволоки в отверстие. Приклеивает проволоку к скотчу по всей длине ленты. Сверху приклеивает вторую полоску ленты. Получилась жестка светодиодная конструкция.

Предварительно выведя шлейф наружу закрепляет во второй (нижней) заглушке акселерометр. Припаивает провода к светодиодной ленте и выводит их наружу. Закрепляет проволоку саморезом на заглушке. Чтобы лента не болталась посередине ленты, из зубочистки, делает поперечный упор. Одевает полипропиленовую трубку на нижнюю заглушку. Одевает верхнюю заглушку. Натягивает проволоку и закрепляет её саморезом в верхней части.

Шаг пятый: рукоять
Для рукояти мастер использовал два отрезка трубы, Ø 32 мм и Ø 40 мм, вставленные друг в друга.

Сверлит в рукояти отверстия под разъем, кнопку включения, кнопку выбора режима и ряд отверстий в нижней рукояти части под динамик. Покрывает рукоять краской.

К счастью, такой механизм есть. Плазмой, состоящей из заряженных частиц (с высокой скоростью), можно управлять магнитными полями. На самом деле, ряд наиболее перспективных технологий, связанных с ядерным синтезом, используют магнитные поля для удержания плазмы. Температура и общая энергия, заключенные в синтезируемой плазме, настолько высоки, что расплавили бы даже содержащий их металлический сосуд.

Возможно, световым мечам подойдет. Сильные магнитные поля вкупе со сверхгорячей и плотной плазмой предлагают возможный способ создать световой меч. Но мы еще не закончили.

Если мы возьмем две трубки с плазмой, которые удерживаются магнитно, они будут проходить друг друга насквозь… никаких эпичных дуэлей не будет. Поэтому нам нужно выяснить, как сделать у мечей твердое ядро. И материал, из которых оно будет состоять, должен быть устойчив к высоким температурам.

Возможно, подойдет керамика, которая может подвергаться воздействию высоких температур без плавления, размягчения или искривления. Но у твердого керамического ядра есть проблема: когда джедай не пользуется мечом, тот свисает у него с пояса, а рукоять в длину 20-25 сантиметров. Керамическое ядро должно выпрыгивать из рукоятки, как черт из табакерки.

Грубая сила

Вот так я (Дон Линкольн) представляю строительство светового меч, хотя и у моего проекта есть проблемы. В «Звездных войнах: Эпизод IV - Новая надежда» Оби-Ван Кеноби отрубает руку инопланетянину легким непринужденным движением. Этот момент молча указывает на то, какой горячей должна быть плазма.

В «Звездных войнах: Эпизод I - Скрытая угроза» Квай-Гон Джинн вставляет свой световой меч в тяжелую дверь, сначала делая глубокий разрез, а затем просто ее расплавляя. Если взглянуть на эту последовательность и предположить, что дверь стальная, учесть время, затраченное на нагрев и плавку металла, можно подсчитать энергию, которой должен обладать такой меч. Выходит где-то 20 мегаватт. Учитывая средний расход бытовой электросети - примерно 1,4 киловатта - одним световым мечом можно запитать 14 000 обычных домов, пока не иссякнет батарея.

Источник питания такой плотности явно выходит за пределы современных технологий, но, возможно, мы можем допустить, что джедаи знают какой-то секрет. В конце концов, они путешествуют быстрее скорости света.

Но есть физическая проблема. Такая энергия подразумевает, что плазма будет невероятно горячей и на расстоянии всего нескольких дюймов от руки владельца меча. И это тепло будет излучаться в форме инфракрасного излучения. Рука джедая должна мгновенно обуглиться. Значит, какая-нибудь сила должна удерживать тепло. И опять же, лезвия мечей используют оптические длины волн, поэтому силовое поле должно удерживать инфракрасное излучение, но пропускать видимое.

Такие технические исследования неизбежно приводят к необходимости неизвестных технологий. Но мы хотя бы можем просто сказать, что световой меч состоит из некоторого рода концентрированной энергии, заключенной в силовом поле.

Память подсказывает, как Майкл Окуда, технический консультант франшизы «Звездный путь», объяснил новую технологию, которая сделала возможными транспортеры. Он сказал, там были «компенсаторы Гейзенберга», предположительно необходимые для исправления проблем, вызванных принципом неопределенности Гейзенберга. Это знаменитый квантово-механический принцип, согласно которому вы не можете одновременно знать с высокой точностью местоположение и скорость частицы. Поскольку человек состоит из множества частиц (атомов и их составляющих), если вы когда-либо попытаетесь просканировать кого-нибудь, чтобы выяснить местоположение всех его атомов, вы не сможете точно измерить их положение и движение. А значит, когда попытаетесь пересобрать кого-нибудь, не сможете точно собрать протоны, нейтроны и электроны воедино. На глубоком и фундаментальном физическом уровне, принцип неопределенности Гейзенберга говорит, что такие транспортеры невозможны. Но кто такой Гейзенберг для создателей «Звездного пути»? Когда журналисты Time спросили, как работает такое устройство, они ответили «очень хорошо, спасибо».

Тем не менее было интересно узнать, насколько близка современная наука к созданию знаковой научно-фантастической технологии. В случае со световым мечом, лучшее, на что способны современные технологии, это плазменное оружие, заключенное в магнитном поле. Да, еще у него будет керамическая сердцевина, использующая очень плотный источник энергии, а также силовое поле, которое блокирует инфракрасное, но не видимое излучение. Тьфу, раз плюнуть.

Осталось спросить инженеров, насколько сложно будет все это сделать. Но они ведь смогут, правда?

Перевод

Другой пример дуги:

Другой путь

Вот так мог бы выглядеть, в результате, описываемый «энергетический вибро-меч»: