Mich interessiert die technische Machbarkeit eines Gewehrs, das einen Blitz abfeuert.
Ein typischer Blitz erfordert einen großen Unterschied im elektrischen Potential und etwas, das den Ausgleich dieses Unterschieds verhindert. Bei Gewittern sind der Boden und die Wolken (in normalen Wolken-Boden-Szenarien) die "Polaritäten" unseres Ladungsunterschieds. Die Luft selbst isoliert den Stromaustausch, um diese Ladungen auszugleichen.
Blitze erzeugen „Anführer“ vor dem eigentlichen Blitz der elektrischen Entladung, den wir sehen. Leaders sind Kanäle aus ionisierter Luft, die effektiv den kürzesten Weg suchen (und das Zick-Zack-Muster der Bolzen erzeugen).
Der Wikipedia-Artikel über Blitze sagt uns, dass normale negative Blitze „einen elektrischen Strom von 30.000 Ampere (30 kA) enthalten und 15 Coulomb elektrische Ladung und 500 Megajoule Energie übertragen“. Er erwähnt auch, dass positive Blitze etwa zehnmal so stark sind.
Fragen, die das Gewehr überwinden muss:
Das Gewehr hätte Schwierigkeiten, eine entgegengesetzte Ladung im Ziel zu erzeugen, anstatt nur eine riesige kapazitive Ladung zu halten. Wird das eine Rolle spielen?
Wäre das Gewehr in der Lage, einen "Laser" mit kurzer Reichweite zu verwenden, der einen geraden Kanal ionisierter Luft zum Ziel erzeugt?
Würde dieser Kanal ausreichen, um den Blitz auf Kurs zu halten, um das Ziel zu treffen, anstatt zu anderen nahe gelegenen Erdungsquellen zu springen?
Angesichts der absolut besten Kondensatoren/Batterien/etc. Kann ein Objekt in Gewehrgröße / -gewicht die Energie eines negativen Bolzens enthalten? Positive Schraube? Ich gehe davon aus, dass die Kosten hier kein Problem darstellen, aber zögern Sie nicht, einen Kostenpunkt zu setzen.
Könnte dieses Gewehr wie die Waffen in Science-Fiction-Filmen zwischen negativen / positiven Bolzen wechseln (dh "Ihre Laser auf Betäubung einstellen")?
Die USA haben es bereits getan.
Im Moment schießt die Waffe Blitze in einen Laserstrahl. Im Wesentlichen verwendet es einen Laser, um einen elektromagnetischen Pfad durch die Luft zu schnitzen, damit der Hochspannungsstrahl ihn verwendet.
Ein sehr, sehr kurzer Laserimpuls mit hoher Intensität wird abgeschossen und erzeugt um sich herum ein elektromagnetisches Feld, das so stark ist, dass es die Elektronen aus der Luft herausreißt und einen Plasmapfad erzeugt.
Da Plasma ein besseres Medium ist als die Luft um es herum, wandert der Blitz stattdessen durch dieses.
Dies ist jedoch keine sehr brauchbare Waffe. Dafür ist nicht nur eine Menge Hardware erforderlich, die Haltbarkeit ist wahrscheinlich nicht sehr lang. Im Vergleich zu einer normalen Waffe, die Kugeln hat, die direkt abfeuern, einfach zu warten und lange haltbar sind, schmilzt diese Waffe wahrscheinlich nach einer Weile von selbst und wäre schwer zu warten.
Ich konnte die tatsächlichen technischen Aspekte der von den USA entworfenen Waffe nicht finden (ich bezweifle, dass sie diese sowieso der Öffentlichkeit zugänglich machen würden), aber ich werde trotzdem versuchen, Ihre Anforderungen zu beantworten.
Das Gewehr hätte Schwierigkeiten, eine entgegengesetzte Ladung im Ziel zu erzeugen, anstatt nur eine riesige kapazitive Ladung zu halten. Wird das eine Rolle spielen?
Es spielt keine Rolle, da Sie keine Ladung im Ziel erzeugen müssen. Sie geben nur einen Pfad an.
Wäre das Gewehr in der Lage, einen "Laser" mit kurzer Reichweite zu verwenden, der einen geraden Kanal ionisierter Luft zum Ziel erzeugt?
Ja. Genau so wird es gemacht.
Würde dieser Kanal ausreichen, um den Blitz auf Kurs zu halten, um das Ziel zu treffen, anstatt zu anderen nahe gelegenen Erdungsquellen zu springen?
Ja.
Angesichts der absolut besten Kondensatoren/Batterien/etc. Kann ein Objekt in Gewehrgröße / -gewicht die Energie eines negativen Bolzens enthalten? Positive Schraube? Ich gehe davon aus, dass die Kosten hier kein Problem darstellen, aber zögern Sie nicht, einen Kostenpunkt zu setzen.
Es wurde gemacht, also mit genügend Hardware, ja, entweder negativ oder positiv, aber ich bin mir nicht sicher, was - ich bin mir ziemlich sicher, dass Blitze nur... Blitze sind. Außerdem sehr sehr teuer.
Könnte dieses Gewehr wie die Waffen in Science-Fiction-Filmen zwischen negativen / positiven Bolzen wechseln (dh "Ihre Laser auf Betäubung einstellen")?
Wahrscheinlich nicht. Ein Blitz, wie Sie ihn beschrieben haben, wird niemals "betäuben" können (zu viel Leistung erforderlich) - Sie werden immer im Kill-Modus sein, unabhängig vom negativen / positiven Modus. Warum also in einen teureren Modus wechseln?
Es wurde festgestellt, dass diese Waffe leicht durch Isolierung gestört wird. Dazu verweise ich auf Samuels Antwort für eine effektivere Version der Waffe, die einen eigenen Erdungspfad bietet.
Die Basis für diese Technologie existiert bereits, sie heißt Elektrolaser und funktioniert wie folgt:
Sie feuern einen Laser in die Luft und nutzen die Tatsache, dass Laser in der Luft diffundieren, indem sie Elektronen von allen Atomen befreien, mit denen sie in Kontakt kommen. Dadurch entsteht ein gerichteter Kanal freier Elektronen, auch bekannt als Plasma, das einer der besten elektrischen Leiter ist, die es gibt. Sie erzeugen dann an einem Ende des Plasmakanals einen Stromstoß, der den Kanal hinunterleitet, als wäre er ein stromführendes Kabel.
Applied Energistics ist der Hauptauftragnehmer in den USA, der an dieser Technologie arbeitet, und sie arbeiten derzeit an Entwürfen für alles, von der Portalverweigerung (ein stationäres System, das Menschen, die versuchen, durch eine Tür zu gehen, aus der Ferne schocken kann) bis zu einer tragbaren Variante. Ein anderes Unternehmen, das an ähnlichen Dingen arbeitet, ist HSV Technologies.
Die Spannungsanforderungen zum Nachbilden von Blitzen mit diesem System sind bekannt und derzeit vorhanden zu Volt. Im Moment ist dies eine enorme Menge an Leistung, die jedoch durch die Verwendung von Aufwärtstransformatoren erhalten werden kann, um Strom gegen Spannung einzutauschen. (Der ideale 'Elektroschocker' verwendet sowieso eine hohe Spannung mit niedriger Stromstärke.) Da ein Blitz eine typische Spannung von nur hat Volt, das ist zu erwarten. Sie können jedoch nur auf zehn bis zwanzigtausend Volt zurückwählen, wenn Sie damit auf eine Person zielen, die betäuben und nicht töten soll. Das ist einfach, wir stecken das ständig in handgehaltene Elektroschocker.
Die verbleibende Herausforderung ist nicht so sehr „können wir eine Spannung erzeugen, die stark genug ist, um jemanden fallen zu lassen“. Plasma ist ein ziemlich guter Leiter mit sehr geringem Widerstand. Ein Großteil der in den Strahl freigesetzten Energie trifft auf das Ziel. Die Herausforderung lautet: "Können wir einen Laser antreiben, der stark genug ist, um den Plasmakanal zu erzeugen?" Auch hier lautet die Antwort „Ja“. Die Leistung des Lasers würde die Reichweite bestimmen, die er abfeuern könnte, bevor er vollständig auseinanderfällt, aber Sie könnten ziemlich einfach einen Laser werfen, der stark genug ist, um einen Schuss auf "Pistolenreichweite" zu erzielen. Sie versuchen nicht, jemanden mit dem Laser zu verbrennen, sondern nur die Luft zu ionisieren. Dazu braucht es nicht allzu viel.
Um auf einige Ihrer anderen Fragen einzugehen.
Es würde ein wenig Streuung geben, aber Elektrizität zieht es vor, dem Weg des geringsten Widerstands zu folgen ... und Plasma ist ein großartiger Leiter.
Es gibt keine „positive“ oder „negative“ Elektrizität. Elektrizität ist die Bewegung von Elektronen, die nur eine negative Ladung tragen. Wenn Sie etwas wollen, das sich wie Elektrizität verhält, aber eine positive Ladung hat, brauchen Sie Positronen. Aber dann spielst du mit Antimaterie, also Boom. Wenn Sie die Tödlichkeit des Bolzens variieren möchten, passen Sie die Spannung oder Stromstärke an (eine Stromstärke zwischen 100 und 200 mA stoppt Ihr Herz). Es ist die gleiche Art und Weise, wie Sie jemanden tasen können, um ihn zu deaktivieren, oder jemanden auf einen elektrischen Stuhl setzen, um ihn zu töten.
Ein paar Hinweise zur Vorsicht...
Seien Sie vorsichtig, wenn Sie eine solche Waffe während eines Sturms verwenden, da der erzeugte Plasmakanal sehr freundlich zu natürlichen Blitzen ist und einen Blitz dazu einladen kann, in den Kanal zu springen.
Seien Sie vorsichtig, wenn Sie diese Waffe in der Nähe von Hochspannungsleitungen verwenden. Das Vorhandensein eines so starken Leiters kann dazu führen, dass Strom aus den Leitungen austritt und in den Plasmakanal springt.
Stellen Sie sicher, dass die Waffe gut isoliert ist, damit sie sich nicht durch Sie erden kann und sich durch das Ziel erden muss.
Achten Sie auf das richtige Timing des Laser-/Elektroimpulses, da der Strahl sonst die Luft möglicherweise nicht ausreichend ionisiert hat und der Stromstoß sich gemäß der Physik verhält (und möglicherweise zum Richtschützen zurückspringt).
Alles in allem, hier sind ein paar andere Dinge, zu denen ein Elektrolaser fähig ist.
Ausbrennen von Elektronik, einschließlich der Zünd- und Lichtmaschinensysteme eines Automobils. Um natürliche Blitzeinschläge zu kontrollieren: Es gibt Designs, mit denen ein Hochleistungslaser durch eine Gewitterwolke geschossen werden kann, um natürliche Blitzeinschläge auf Ziele zu „zielen“.
Sie müssen einen Erdungspfad bereitstellen.
Die anderen Antworten sind auf dem richtigen Weg. Allerdings fehlt ihnen eine wichtige Komponente. Sie verlassen sich darauf, einen Weg von der Waffe zum Ziel und den Rückweg durch den Boden zu erzeugen. Das ist Torheit, denn alles, was die Person tun muss, ist, sich selbst vom Boden zu isolieren. Die offensichtliche Antwort und Ergänzung, die meine Antwort bringt, um mit der Blitzkanone zwei Plasmapfade zu erzeugen.
Nennen Sie es den Double Tap.
Wenn Sie zwei Pfade von der Waffe zum Ziel erstellen, haben Sie effektiv eine vollständige Schaltung mit dem Ziel erstellt. Sie können jetzt variable Ströme einen Weg nach oben, durch das Ziel und den Rückweg hinunter senden. Sie haben auch die Möglichkeit, weiterhin beide Pfade zum Senden von Strom zu verwenden und den Boden als Rückpfad zu verwenden, oder Sie können einen zum Ziel und einen als Rückpfad verwenden, der auf den weiter von Ihnen entfernten Boden gerichtet ist.
Das Gewehr hätte Schwierigkeiten, eine entgegengesetzte Ladung im Ziel zu erzeugen, anstatt nur eine riesige kapazitive Ladung zu halten. Wird das eine Rolle spielen?
Das spielt keine Rolle. Das Ziel ist einfach ein Teil der vollständigen Schaltung. Sie müssen sich nicht darauf verlassen, dass sie eine Gebühr erheben.
Wäre das Gewehr in der Lage, einen "Laser" mit kurzer Reichweite zu verwenden, der einen geraden Kanal ionisierter Luft zum Ziel erzeugt?
Dieses Gewehr würde zwei Laser verwenden, um einen vollständigen Kreis mit dem Ziel durch die Luft zu erstellen.
Würde dieser Kanal ausreichen, um den Blitz auf Kurs zu halten, um das Ziel zu treffen, anstatt zu anderen nahe gelegenen Erdungsquellen zu springen?
Keine Erdungsquelle erforderlich! Sie stellen den Erdungspfad bereit.
Angesichts der absolut besten Kondensatoren/Batterien/etc. Kann ein Objekt in Gewehrgröße/Gewicht die Energie eines negativen Bolzens enthalten? Positive Schraube? Ich gehe davon aus, dass die Kosten hier kein Problem darstellen, aber zögern Sie nicht, einen Kostenpunkt zu setzen.
Sie würden dafür Kondensatoren verwenden, aber sie können nur die Energie enthalten, Sie müssen die Spannung erhöhen, nachdem sie die Kondensatoren verlassen hat. Es gibt keine Kondensatoren, die sowohl die Energie als auch die Hochspannung aufnehmen können. Dies liegt daran, dass eine sehr hohe Spannung eine erhebliche Menge an Isolierung zwischen den Platten erfordert. Sie können mehr Oberfläche in einen Kondensator einbauen, wenn er viel dünnere Platten hat (niedrigere Spannung).
Könnte dieses Gewehr wie die Waffen in Science-Fiction-Filmen zwischen negativen / positiven Bolzen wechseln (dh "Ihre Laser auf Betäubung einstellen")?
Ja, obwohl es keinen Unterschied zum Ziel gibt. Ein positiver Blitz im Vergleich zu einem negativen Blitz beschreibt nur den Ursprung des Blitzes von den Wolken zur Erde und in diesem Fall die Richtung, in der eine Ladung durch das Ziel fließt. Es spielt keine Rolle, in welche Richtung ein paar Ampere durch eine Person gehen, sie richten den gleichen Schaden an. Diese spezielle Waffe kann daher den Strom durch die Waffe und das Ziel von einem tödlichen Bolzen auf einen betäubenden Schock einstellen, da sie den Rückweg liefert.
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