Brevetto degli stati uniti 4,686,605
Eastlund 11 agosto 1987
Metodo e apparato per alterare una regione nell'atmosfera terrestre, ionosfera e/o magnetosfera.
ABSTRACT
un metodo e un apparato per alterare almeno una regione selezionata che esiste normalmente sopra la
superficie terrestre. La regione viene eccitata per mezzo del riscaldamento da risonanza elettronica
generata da un ciclotrone, in modo da incrementare la sua densità di particelle cariche. Si presenta come
una radiazione elettromagnetica polarizzata circolarmente, trasmessa verso l'alto in una direzione
sostanzialmente parallela a/e lungo una linea di campo che si estende attraverso la regione di plasma da
alterare. La radiazione è trasmessa a una frequenza che eccita la risonanza elettronica/ciclotronica per
riscaldare e accelerare le particelle cariche. Questo incrementa l'energia che può causare la ionizzazione
di particelle neutre le quali sono poi assorbite come parte della regione trattata, di fatto
incrementandone la densità di particelle cariche.
inventori : eastlund; bernard j. (spring, tx)
assegnatari: apti, inc. (los angeles, ca)
appl. no.: 690333
depositato: 10 gennaio 1985
current u.s class: 361/231; 89/1.11; 244/158.1; 380/59
intern'l class: h05b 006/64; h05c 003/00; h05h 001/46
field of search: 361/230,231 244/158 r 376/100 89/1.11 380/59
references cited [referenced by]
other references
liberty magazine, (2/35) p. 7 n. tesla.
new york times (9/22/40) section 2, p. 7 w. l. laurence.
new york times (12/8/15) p. 8 col. 3.
primary examiner: cangialosi; salvatore
attorney, agent or firm: macdonald; roderick w.
IO RIVENDICO:
1) un metodo per alterare almeno una regione selezionata che esiste normalmente sopra la superficie
terrestre per mezzo di radiazioni elettromagnetiche usando occorrenze e linee divergenti del campo
magnetico naturale della terra, per mezzo della trasmissione di un impulso di radiazioni
elettromagnetiche alla frequenza compresa fra 20 e 7.200 khz, inviato dalla superficie terrestre.
Detta trasmissione condurrà essenzialmente all'avvio di trasmissioni sostanzialmente parallele a/e lungo
ad almeno una delle citate linee di campo, modulando la frequenza di detta prima radiazione a un valore
tale da provocare la risononanza elettronica/ciclotronica ad una altezza iniziale di almeno 50 km sopra
la superficie terrestre, in base alla regione nella quale tale riscaldamento da risonanza
elettronico/ciclotronica ha luogo, ulteriori ionizzazioni e movimenti di particelle cariche e particelle
neutre vengono provocati, detta eccitazione da risonanza elettronico/ciclotronica di tale regione è
continuata finchè la concentrazione elttronica di questa regione raggiunge un valore di almeno 10 sup. 6
per centimetro cubo ed una energia di ionizzazione di almeno 2 ev.
2) il metodo rivendicato al punto 1 include la possibilità di addizione di particelle artificiali in detta
(almeno una) regione eccitabile per risonanza elettronico/ciclotronica.
3) il metodo rivendicato al punto 2 include che le particelle artificiali possono essere addotte per
eiezione anche da un satellite orbitante.
4) il metodo rivendica al punto 1 che la soglia di eccitazione della risonanza elettronico/ciclotronica è di
circa un 1 watt per centimetro cubico ed è sufficiente a causare un movimento della regione del plasma
lungo le citate linee divergenti del campo magnetico ad una altitudine pari a quella alla quale
l'eccitazione è stata iniziata.
5) il metodo rivendica al punto 4 che in detta regione il plasma è spinto a crescere sfruttando una
sostanziale porzione di particelle neutre dell'atmosfera che esiste nella o vicino alla regione stessa.
6) il metodo rivendica al punto 1 ove sia fornita almeno una seconda sorgente separata di radiazione
elettromagnetica, detta seconda radiazione avente una frequenza diversa dalla prima interferisce con
questa nella stessa regione in contemporaneità temporale.
7) il metodo rivendica al punto 6 la seconda radiazione ha una frequenza che è assorbibile dalla
regione trattata.
8) il metodo rivendica al punto 6 la regione del plasma della ionosfera e la seconda radiazione causano
onde di plasma all'interno della ionosfera stessa.
9) il metodo rivendica al punto 8 la concentrazione di elettroni raggiunge valori di almeno 10 sup. 12
per centimetro cubico.
10) il metodo rivendica al punto 8 l'eccitazione di elettroni per risonanza ciclotronica è inizialmente
avviata entro la ionosfera e continuata per un tempo sufficiente per permettere a tale regione di crescere
in altezza.
11) il metodo rivendica al punto 1 l'eccitazione di elettroni per risonanza ciclotronica è avviata ad un
altitudine di circa 500 km e per un tempo da 0.1 a 1.200 secondi in modo tale che il riscaldamento
multiplo della regione del plasma sia raggiunto per mezzo del riscaldamento stocastico* della
magnetosfera (*n.d.lc processo stocastico=una variabile casuale che dipende da un parametro t solitamente indica il tempo, da qui la lettera).
12) il metodo rivendica al punto 1 la prima radiazione elettromagnetica è polarizzata circolarmente in
senso destrorso nell'emisfero nord e sinistrorso nell'emisfero sud.
13) il metodo rivendica al punto 1 detta radiazione elettromagnetica è generata nel luogo di un
giacimento naturale di idrocarburi, detta sorgente di carburante deve essere localizzata ad alte latitudini
mangetiche nord o sud.
14) il metodo rivendica al punto 13 detta sorgente di gas naturale è combustibile per generare l'energia
necessaria alla radiazione elettromangetica sarà ottenuta per combustione del gas in una: macchina
magnetoidrodinamica, turbina a gas, celle a combustibile, un generico generatore elettrico localizzato
nel sito ove si trova tale sorgente di gas.
15) il metodo rivendica al punto 14 in cui detto sito di gas naturale entro la latitudine magnetica
che comprende l'alaska.
DESCRIZIONE
1. campo tecnico
Questa invenzione è relativa a un metodo e un apparato per alterare almeno una regione normalmente
esistente sopra la superficie terrestre e più particolarmente concerne un metodo e un apparato per
alterare detta (almeno una) regione per iniziale trasmissione di una radiazione elettromagnetica dalla
superficie terrestre sostanzialmente parallela a/e lungo le linee divergenti del campo magnetico naturale
che si estendono dalla superficie terrestre attraverso la regione o le regioni che devono essere alterate.
2. precedenti.
nel tardo 1950 è stato scoperto che esisteva una fascia elettromagnetica naturale in altitudine sopra la
superficie terrestre, ed ora è stato stabilito che questa fascia è il risultato di un accumulo di particella
cariche (elettroni e ioni) intrappolate lungo le linee magnetiche di forza (linee di campo) della terra
essenzialmente un campo da dipolo magnetico. Gli elettroni e gli ioni intrappolati sono confinati lungo
le linee di campo fra due simmetrie magnetiche che esistono per punti spaziati e separati lungo tali linee
di campo. Gli elettroni e li ioni intrappolati si muovono in percorsi elicoidali lungo le linee di campo di
appartenenza e rimbalzano avanti e indietro fra i poli magnetici. questi elettroni e ioni intrappolati
possono oscillare lungo le linee di campo per lunghi periodi di tempo.
Negli anni passati, sostanziali sforzi sono stati fatti per comprendere e spiegare il fenomeno relativo alla
cintura di elettroni e ioni intrappolati, e per esplorare possibili modi di controllo ed uso di questi
fenomeni per usi benefici. Per esempio, nel tardo 1950 e nei primi anni '60 stati uniti e urss fecero
esplodere una serie di dispositivi atomici di varie caratteristiche per generare una grande quantità di
particelle cariche a varie altitudini, es. 200 km e oltre. si faceva questo col tentativo di stabilire e
studiare una cintura artificiale di cariche ioniche ed elettroniche. questi esperimenti stabilirono alla fine
che almeno alcuni degli elettroni estranei e degli ioni provenienti dagli ordigni atomici vennero
intrappolati lungo le linee di campo generate artificialmente nella magnetosfera terrestre e che
rimanevano stabili per prolungati periodi di tempo. per un approfondimento di questi esperimenti
consultare: "the radiation belt and magnetosphere", w. n. hess, blaisdell publishing co., 1968, pps. 155
et sec.
Altri proposero nuovi sviluppi per l'alterare la cintura naturale di cariche intrappolate e/o per la
creazione di una artificiale per mezzo della iniezione di particelle cariche da un satellite. Trasportando
un carico di materiale radioattivo da decadimento beta o emettitore di particelle alfa e iniettando tali
particelle cariche da un satellite creato come un acceleratore di particelle.
Ancora tale approccio è descritto nel brevetto u.s. n° 4,042,196 in cui un gas ionizzato a bassa energia,
es. idrogeno, è rilasciato da un satellite in orbita sincrona vicino all'apice della cintura naturale della
magnetosfera terrestre, per produrre un sostanziale incremento in energia del precipitato di particelle e,
sotto certe condizioni, produrrebbe un numero limite di particelle che possono essere stabilmente
intrappolate. Questo effetto di precipitazione cresce in modo oscillante da un avanzamento tipo "effetto
doppler" e uno "ione-ciclotronico" in funzione delle interazioni che risultano dall'iniezione di gas
ionizzato o "plasma freddo".
E' stato anche proposto di rilasciare grandi nuvole di bario nella magnetosfera così che la fotoionizzazione incrementerà la densità di "plasma freddo" per mezzo della produzione di un precipitato di
elettroni attraverso un avanzamento interattivo in modalità "effetto doppler".
Comunque, in tutti i sopracitati approcci, il meccanismo riguarda nell'induzione del cambiamento nel
fenomeno delle particelle intrappolate per posizionamento diretto nella zona da trattare, es. la
magnetosfera, prima che possano essere attuati gli effetti di cambiamento desiderati.
La ionosfera terrestre non è stata considerata una cintura di "particelle intrappolate" finchè c'erano
poche particelle intrappolate all'interno. Il termine "intrappolate" intende riferirsi alla situazione ove la
forza di gravità sulle particelle "intrappolate" è bilanciata dalle forze magnetiche, dalle spinte
idrostatiche e dalle forze di collisione. anche gli elettroni gli ioni carichi nella ionosfera seguono
percorsi elicoidali intorno alle linee del campo magnetico ma non sono intrappolati fra i poli, come nel
caso della cintura della magnetosfera ove la forza gravitazionale sulle particelle è bilanciata da forze di
collisione o idrostatiche.
Negli anni recenti, un certo numero di esperimenti ha reso attuale la possibilità di modificare la
ionosfera in alcuni modi controllati per investigare la possibilità di risultati benefici. per una dettagliata
discussione di queste operazioni consultare i seguenti studi: (1) ionospheric modification theory; g.
meltz and f. w. perkins; (2) the platteville high power facility; carrol et al.; (3) arecibo heating
experiments; w. e. gordon and h. c. carlson, jr.; and (4) ionospheric heating by powerful radio waves;
meltz et al., all published in radio science, vol. 9, no. 11, november, 1974, at pages 885-888; 889-894;
1041-1047; and 1049-1063, ognuno di questi studi sono qui citati nelle referenze. In tali esperimenti,
certe regioni della ionosfere sono riscaldate per cambiare la loro densità elettronica e temperatura.
questo è realizzato per trasmissione di una radiazione elettromagnetica ad alta frequenza, da un sistema
di antenne con base sulla superficie terrestre ad un sostanziale angolo, e non parallelamente alle linee di
campo magnetico della ionosfera in modo tale da riscaldare le particelle principalmente per effetto
ohmico resistivo.
La temperatura elettronica della ionosfera è stata fatta crescere per centinaia di gradi in questi
esperimenti, e gli elettroni con diversi elettronvolt di energia sono stati prodotti in numero sufficiente
per innalzarne il potenziale aurorale. La concentrazione elettronica si è però ridotta di una piccola
percentuale a causa dell'espansione del plasma come risultato dell'incremento di temperatura. nell'elmo
bumpy torus (ebt), in un dispositivo a fusione controllata nell'oak ridge national laboratory, tutto il
riscaldamento è stato realizzato per mezzo dell'interazione di risonanza microonde elettronico-
ciclotroniche. Un’anello di elettroni caldi viene formato sullo specchio magnetico della superficie
terrestre con una combinazione di risonanza elettronico-ciclotronica e riscaldamento stocastico. nell'ebt,
l'anello di elettroni venne prodotto con una temperatura media di 250 kev (2.5 volte 10 sup. 9 k) e un
plasma beta fra 0.1 e 0.4 ; consultare "a theoretical study of electron--cyclotron absorption in elmo
bumpy torus", batchelor and goldfinger, nuclear fusion, vol. 20, no. 4 (1980) pps. 403-418.
Il riscaldamento per risonanza elettronico-ciclotronica è stato usato in esperimenti nella superfice
terrestre per produrre e accelerare plasma nel campo magnetico divergente. koshmal et al. mostrò che la
potenza veniva trasferita dalle onde elettromagnetiche e che un plasma completamente ionizzato era
accelerato con un angolo divergente approssimativamente di 13 gradi. la densità ottimale di gas neutro
era 1.7 volte 10 sup. 14 per centimetro cubico, consultare: "plasma acceleration with microwaves near
cyclotron resonance", kosmahl et al., journal of applied physics, vol. 38, no. 12, nov., 1967, pps. 4576-4582
