看過《星球大戰》的人,想必都對影片中的一件標誌性高科技武器難以忘懷:光劍。

在星球大戰的世界觀中,光劍的地位舉足輕重,它是一種傳承,也是一種象徵,其內部包含有一塊凱伯水晶,注入能量後,可以釋放等離子體,並能通過磁場約束形成五顏六色的劍刃,訓練有素的絕地武士和西斯反派使用光劍與原力配合,一人對打幾十名身着星際鎧甲且持有槍械的士兵,如同砍瓜切菜。

作爲科幻世界最受歡迎的虛構武器之一,哪個星戰迷不想佩一把?現在,還真有羣瘋狂的工程師們把它給造出來了。

日前,加拿大籍工程師詹姆斯 · 霍布森(James Hobson)帶着小團隊成功創造了 “世界上第一把基於等離子的可伸縮光劍”,而且設計風格非常蒸汽朋克,該光劍使用丙烷氣提供能量,可噴射出 2200 攝氏度的高溫火焰柱,以至於能夠刺穿鐵門、切開鋼板。這項工作的演示視頻在 YouTube 頻道“黑客史密斯(Hacksmith)” 上吸引了 1700 多萬點擊播放。

許多星球大戰愛好者都曾試圖仿造光劍,但多數方案是使用不可伸縮的燈管或熒光棒去模仿其外觀,換句話說,就是美化的長柄手電筒。無疑,現在這把堪稱是最接近科幻的還原方式,它用起來不僅酷炫,還具備殺傷力,one more thing,它還能變換不同顏色:

話說回來,這把光劍是怎麼做的?什麼原理?

簡單來說,你可以把它看成是一個大號的等離子切割器。不過爲了彰顯情懷,霍布森團隊還是從頭到尾對每個細節進行了定製開發,正兒八經的全球限量版,從機牀刻蝕零部件,到定製電子主板,將極客精神進行到底。

小組的設計人員在構想設計方案的時候,一張蒸汽朋克風的圖片激發了靈感,19 世紀的機械設計美學與現代科技碰撞總有種特殊的美感,考慮到自制光劍也需要用到很多儀表、氣閥乃至導氣管之類的蒸汽朋克元素。

索性,第一把光劍就打造成這種風格,而得益於先進的現代數控機牀工藝,很多零部件都能夠輕鬆刻蝕打磨出來,從設計圖到實物幾乎相差無幾。

光劍的手柄有了,接下來的關鍵,就是怎麼解決 “劍刃” 的問題。

有意思的是,這並不是霍布森第一次做光劍模型了,他的團隊曾在過去兩年嘗試過用不同的方式做光劍,不過此前都是通過高壓直流電加熱纏繞在絕緣體棍上的特殊金屬絲,使其發光發熱,達到 “光劍” 效果,然而這種方式遭到了諸多網友的吐槽:“這不就是根燒紅的鐵棍麼 ······”。

於是這次他們另闢蹊徑,決定用高溫火焰來替代。

燃料是比較好獲取的,家裏的煤氣罐裏就有,但怎麼讓火焰形成足夠強勁的等離子體束呢?

幾番測試,團隊將液化石油氣或丙烷與氧氣混合,然後通過 “層流噴嘴” 將其噴出點燃,根據霍布森的說法,“這是工程師的專用氣體噴嘴工具,它能產生高度集中的氣流以產生等離子束,而且可以通過調整閥門大小,最終獲得自己想要的光束程度。”

不過這個工業噴嘴的價格與它的熱量水平相當,單個價格超過 4000 美元。那麼問題又來了,如何改變火焰顏色呢?

小組人員突發奇想,不如通過在火焰中添加不同化學物質試試,效果令人滿意,氯化鈉(食鹽)能使光束變黃,硼酸帶來綠色,氯化鍶帶來紅色,氯化鈣則會產生琥珀色。

再次論證了學好數理化的重要性。

爲了能夠捕獲和控制如此高的能量輸出,他們的光劍需要與定製的揹包連接,該揹包裝有電源、控制裝置、燃氣與氧氣罐等;更用心的是,他們還定做了一個可精確控制氣流的集成電路程序,以實現按下按鈕就能噴出或者收回光束,畢竟,絕地武士們不需要手動去調節光劍長短。

小組人員運用 Altium designer 軟件進行電路板設計,這是一款電子設計自動化軟件,可用於原理圖、PCB、FPGA 設計,結合了板級設計與 FPGA 設計,然後通過第三方 PCB 代工廠把電路板給製造出來,板子到手後,手動焊接上各類元器件,一氣呵成:

至此,核心工程與技術難關均已攻克,最後就是部件大組裝,蒸汽朋克光劍終極套裝最終亮相。

當背上套裝、拿起劍柄,光束噴薄而出的那一刻,星球大戰的主題背景音樂在耳邊響起,感覺所有努力都沒白費,“May the Force be with you. ”( 願原力與你同在 ),霍布森表示,下幾期視頻將開始演示這把光劍的破壞力。

儘管霍布森及其團隊創建的原型通常無法大規模生產,但他相信,所有創意均有付諸實踐的價值。

不只是光劍,他的團隊還製造過各種影視超級英雄的裝備:可吸引電流的雷神之錘、自動變形和發射激光的鋼鐵俠鎧甲、飛檐走壁的蝙蝠俠裝備 ······“我們認爲,爲了創新和突破極限,所有想法都值得進行原型設計,在此過程中能啓發全球數百萬人。”

詹姆斯 · 霍布森(James Hobson)畢業於加拿大康尼斯多加學院機械系統工程學專業,曾是一名全職工程師。

2016 年,出於興趣愛好,他辭職創辦了 Hacksmith Entertainment Ltd.,並擔任創始人兼 CEO,開始運營一個基於工程技術演示的 YouTube 頻道,即 Hacksmith,其團隊工作目標只有一個,就是把電影、漫畫和視頻遊戲中虛構的想法轉變爲真實的原型,以此激發世界各地年輕人對科學、技術、工程和數學(STEM)領域的興趣。

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