Probleme mit Antimaterie-Waffen

Unter diesen Antworten gibt es einen beunruhigenden Mangel an Mathematik, insbesondere in Bezug auf Frage Nummer 2.

Der Sonnenwind ist ca$400 km/s$, also eine Geschwindigkeit von$10 km/s$ist bei dieser Berechnung vernachlässigbar. Das Sonnenwind/interplanetare Medium hat eine Dichte von etwa 5 Ionen pro$cm^3$. Angenommen, unser Projektil ist ungefähr kugelförmig mit einem Querschnitt von$10cm^2$, wodurch es ungefähr den gleichen Durchmesser wie eine Artilleriegranate hat. Wir verwenden die Zahl von Avagadro und die Atommasse von Wasserstoff (), um von Ionen in Gramm umzurechnen. Jetzt haben wir alles, was wir brauchen:

$\dfrac{400\frac{km}s\cdot100000\frac{cm}{km}\cdot5\frac{ions}{cm^3}\cdot10cm^2}{6\times10^{23}\frac{AU}{g}\cdot1\frac{ion}{AU}}\approx3\times10^{-16}\frac{g}{s}$

Wenn wir uns nur um die Masse Sorgen machen würden, wäre das so gut wie nichts. Aber auch diese Masse wird zu Energie; Umwandlung in$kg$und multipliziert mit$c^2$, das ist$0.3W$, eine überraschend alltägliche Menge. Angenommen, das Projektil besteht aus Wasser (mit einem Gewicht von etwa einem kg) und die Hälfte der Energie wird in Wärme umgewandelt, die die Kugel um ...$0.00004\frac{^\circ C}s$. Also, tl;dr, Ihr Projektil ist im interplanetaren Medium relativ sicher! Kanoniere müssten wahrscheinlich die erzeugte kinetische Energie berücksichtigen, die das Projektil im Wesentlichen in ein schwaches Raketentriebwerk verwandeln würde, das von der Sonne weg zeigt, aber vermutlich können zukünftige Computer das ziemlich leicht kompensieren. Es ist auch immer noch zweifelhaft genug, dass seine Wirksamkeit auf große Entfernungen bei schlechtem Weltraumwetter reduziert werden kann, was die Dichte des Sonnenwinds um das bis zu Zwanzigfache erhöhen kann.

Offensichtlich bedeutet dies, dass die Projektile auch im interstellaren Raum in Ordnung wären. Das Gleiche gilt jedoch nicht für die obere Erdatmosphäre, die selbst in 300 km Entfernung etwa 2 Milliarden Mal so dicht ist wie das interplanetare Medium. Die Atmosphäre bewegt sich nicht so schnell wie der Sonnenwind, also würde die Temperatur immer noch nur um etwa, äh, steigen.$2000\frac{^\circ C}s$. Der Raketeneffekt wäre auch viel stärker und würde nach hinten statt auf die Sonne gerichtet sein. Ein solches Projektil, das so nahe an der Erde abgefeuert wurde, würde sofort verdampfen und wahrscheinlich eine Schrotflinte aus Antimaterie direkt zurück in das Schiff schicken, das es abgefeuert hat.

Nur die Punkte 2 und 3 beantworten:

Nacktes Antimaterie-Projektil.

Ihre Antimaterie trifft auf ein Wasserstoffmolekül, wird teilweise vernichtet und teilweise verdampft; ein anderes Wasserstoffmolekül treffen, teilweise vernichtet und teilweise verdampft werden ... bis es vollständig zerstört ist oder bis es sein Ziel trifft. Die gesamte Antimaterie, die das feindliche Schiff trifft, ist ein kleiner Bruchteil dessen, was Sie tatsächlich abgefeuert haben, wie ein Meteor, der durch die Atmosphäre fliegt. Wie bei einem Meteor hängt die Menge der verbleibenden Antimaterie und der Schaden, den sie anrichten kann, von der ursprünglichen Masse und Zusammensetzung der Antimaterie ab. Angesichts der Kosten für die Herstellung von Antimaterie und des Preis-Leistungs-Verhältnisses ist es sinnvoller, ein Gehäuse für die Lieferung einzubauen.

Magnetfeldabwehr.

Dem wird sehr einfach entgegengewirkt, indem die Schalenhülle aus magnetisch durchlässigem Material hergestellt wird. Kein Teil des externen Feldes wird durchkommen. Natürlich müssten Sie dann sicherstellen, dass das Eindämmungsfeld im Inneren nicht versucht, durch das Gehäuse zu gehen, anstatt um die Antimaterie herum. Machen Sie einfach die Schale größer und Ihre Magnetflasche kleiner.

1) Ich mache hier ein paar Schlussfolgerungen, aber die Detonation wäre weitgehend kugelförmig, egal wie schnell sie vor sich ging, da sich die resultierende energetische Reaktion nahezu mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten würde und was auch immer Sie darin enthielten, es nicht ertragen würde erheblicher Widerstand gegen die Explosion.

2) 10 kg Antimaterie? Wow. Ein Gramm würde im Bereich von mehreren zehn Kilotonnen explodieren. 10 kg würden im Bereich von Hunderten von Megatonnen explodieren.

3) Das Gerät könnte abgeschirmt sein. Der beste Weg, das Gerät herauszunehmen, wäre, seinen Behälter mit einer Art normaler Materie zu durchdringen, um eine Detonation zu erzwingen – es würde den Nachteil geben, nicht reagierte Antimaterie in der ganzen Umgebung zu verstreuen.

4) Wahrscheinlich nicht - ein Gas würde sich extrem schnell im Weltraum verteilen, und es wäre unwahrscheinlich, dass Sie genug Masse zwischen sich und das Ziel bringen würden, um es zu verdampfen.

Lassen Sie mich auf Frage Nr. 2 eingehen.

Der interplanetare Raum in der Nähe der Erde ist nicht nur kein Vakuum – er wird ständig vom Sonnenwind beeinflusst. Meine Vorhersage ist, dass die Makromasse von Antimaterie im erdnahen Weltraum innerhalb weniger Minuten überhitzen und zerfallen würde. Bei 10 km/s kann es vielleicht einige 1000 km zurücklegen. Und sollte ein beträchtlicher Staubpartikel seinen Weg kreuzen, ist das Spiel vorbei.

300 km über der Erde ist relativ dicht, also würde ich dieser Masse nicht mehr als ein paar Sekunden geben. Es kann nicht einmal als fester Körper auf die Erde treffen, obwohl 10 kg, die in dieser Höhe detonieren, dem Boden ernsthaften Schaden zufügen können.

Interstellares Medium ist eine andere Sache. Seine Dichte ist sehr gering, und was noch wichtiger ist, der Sternenwind ist dort draußen sehr dünn. Meine Vorhersage ist, dass Antimaterie viele Tage und möglicherweise Jahre ohne Überhitzung dorthin reisen kann.

Es gibt also zwei "Arten" von Antimaterie: Plasma oder geladene subatomare Teilchen (einschließlich Positronen) und Antielemente (und antiatomare? Verbindungen). Das aufgeladene Material müsste entweder mit magnetischen (oder elektrischen) Feldern oder mit Licht eingedämmt werden. Sie können die Physik der auf der ganzen Welt verwendeten Collider nachschlagen, einige Annahmen über zukünftige technologische Verbesserungen der Magnetfelder treffen und herausfinden, wie viel auf diese Weise wahrscheinlich eingedämmt wird. Es ist nicht viel. Ich habe vergessen, wie viel Masse der LHC umkreist, sie liegt in der Größenordnung von einem Gramm oder so (iirc). Auf diese Weise werden Sie wahrscheinlich nicht viel in eine Rakete hineinbekommen. Nehmen Sie dagegen etwas Anti-Eisen. Es ist einfach, E=mc² zu berechnen, die Energie, die freigesetzt wird, wenn ein Eisenatom mit 30 (sagen wir) Wasserstoffatomen (der größten Komponente des Sonnenwinds) vernichtet wird. Es' Sie werden nicht in der Lage sein, eine sinnvolle Menge Gas schnell genug einzusetzen und es weit genug von Ihnen wegzubringen, um etwas zu bewirken. Ein Magnetfeld von erstaunlicher (und derzeit technisch unmöglicher) Stärke könnte theoretisch verwendet werden, um subatomare/mikroskopische „Kugeln“ abzulenken.