Welche Körperpanzerung schützt vor einem Laser?

Ich habe an einer größtenteils realistischen Geschichte gearbeitet, die, sagen wir, 500 Jahre in der Zukunft spielt. Menschen haben das Sonnensystem kolonisiert und leben nicht mehr auf der Erde. Halbautomatische Waffen mit zerbrechlichen Patronen werden für den Kampf an Bord eines Raumschiffs alltäglich sein, aber diesen fehlt es stark an Panzerung; Dafür gibt es langsam schießende Laser-Seitenwaffen (siehe meinen früheren Beitrag: Wie kann ich eine Laser-Seitenwaffe mit einem Schuss und langsamem Nachladen erklären? ).

Ich habe mich mit Aerosolsprays und angemessenem Sichtschutz befasst, aber ich hätte auch gerne eine begrenzte Körperpanzerung, die den Schaden eines Lasers verringert. Wenn ein Opfer mit seinem Leben und mäßigen, nicht lebensbedrohlichen Verletzungen davonkommen kann, ist es perfekt.

Je näher an der heutigen Technologie und je weniger Handbewegungen, desto besser. Es muss nicht gut aussehen und muss nicht den ganzen Körper bedecken und kann wegwerfbar sein. Bitte schlagen Sie keine Spiegel vor.

Schauen Sie sich auch die ablative Rüstung an .
Hängt stark vom Laser ab.
Ich gehe davon aus, dass jeder Körperschutz, der hitzebeständig und sehr reflektierend ist, die Aufgabe erfüllt.
@PaperBirdMaster Hier ist ein Link zum Verwendungsbeispiel für Aluminiumfolie , auch verwandt: Mikrowellenpistole und dies . Ich würde eine Mikrowellenpistole gegen einen Typen mit einem langsam nachladenden Laser einsetzen, und ich würde dies nicht ohne diesen Anzug tun
Nur ein Kommentar zu den Kugeln. Warum nicht panzerbrechende Kugeln verwenden? Ich wette, dass sie in 500 Jahren einen eingebetteten Chip und eine Sprengladung haben könnten. Wenn sie verfehlen, lässt der eingebettete Computer sie explodieren, bevor sie den Rumpf treffen. Wenn sie noch besser treffen, dann explodiert es im Inneren des Ziels.
Alles, solange es keine Stormtrooper-Rüstung ist, versagen sie immer!
Asbest! Du musst nur lernen, nicht zu atmen

Antworten (14)

Dünne Filme , verspiegelte Oberflächen und destruktive Interferenz .

Dünne Filme sind genau das, wonach sie klingen: dünne Schichten von Material auf unterschiedlichem Material. Da Laser bestimmte Lichtwellenlängen abfeuern, müssen Sie ein Material finden, das in dieser Wellenlänge stark reflektiert, und es auf der Kleidung oder Rüstung einer Person anbringen. Es darf im sichtbaren Spektrum nicht stark reflektierend sein, muss also nicht wie ein glänzender Anzug aussehen.

Reflektierende Materialien absorbieren das Licht nicht, und der Laser wird für das Ziel hinter dem Film weitgehend unschädlich gemacht. Selbst wenn sich der Spiegel aufheizt, kann der Großteil der Energie des Lasers woanders umgeleitet werden. (Bei echten Spiegeln kann dies >95 % der Energie sein, was einen Laser zu einer schlechten Waffe macht.)

Darüber hinaus können Sie durch die Steuerung der Tiefe eines zusätzlichen dünnen Films die von der Oberfläche reflektierten Wellen in einem als Interferenz bezeichneten Prozess auslöschen , sodass Sie sich selbst schützen und die Bedrohung für andere neutralisieren. Es ist zu beachten, dass dieser Aufhebungseffekt vom Auftreffwinkel des Lasers abhängt, aber dennoch die Gesamtintensität eines reflektierten Strahls verringert!

Für diejenigen, die sich nicht an die optische Physik erinnern oder sie nicht kennen: Interferenz verstößt gegen keines der Gesetze der Thermodynamik und wird üblicherweise in US-amerikanischen Physikkursen gelehrt und zumindest tangential von jedem studiert, der eine Seifenblase gesehen hat. Interferenz wird seit langem sehr detailliert untersucht: mindestens seit Mitte des 19. Jahrhunderts mit der Wellentheorie und sogar von Newton im Jahr 1717 . Wie Sie sich inzwischen sicher denken können, handelt es sich um eine sehr gut etablierte Wissenschaft, und wir verwenden Interferenzen in vielen modernen Anwendungen. Wenn Sie noch Fragen haben, fragen Sie einen beliebigen Physiklehrer, ein Physikbuch oder einen Physiker. Alternativ können Sie die Grundlagen der Interferenz in diesem informativen YouTube-Video oder in diesem , oder lernendies und dieser Artikel.

Zusammenfassend: Dies wäre eine Antireflexschicht, die die Wellenauslöschungseffekte mit einer darunter liegenden hochreflektierenden Schicht bereitstellt.

Diese dünnen Filme können chemisch auf Kleidung und Rüstung aufgebracht werden und müssen nicht einmal große Platten sein. Dies kann wie jede andere Stoffbehandlung aufgesprüht werden oder es können spezielle Schichten sein, die der Stoffoberfläche hinzugefügt werden.

Die Wellen auszulöschen bedeutet, sie nicht zu reflektieren. Sie nicht zu reflektieren bedeutet, sie zu absorbieren. Sie zu absorbieren bedeutet Erwärmung. Das ist nicht das, was Sie wollen. Das Beste, was Sie tun können, um sich selbst und andere zu schützen, ist, das Licht in alle Richtungen zu streuen.
@maaartinus Ich nehme an, ich war unklar. Sie brauchen eine reflektierende Schicht, auch wenn es eine Auslöschungshöhle gibt. Sie können eine "Aufhebungsschicht" und dann eine "reflektierende Schicht" haben. Es ist ein mehrschichtiger dünner Film oder mehrere dünne Filme, wenn Sie so denken. Und ja, Sie können Wellen durch Reflexion aufheben: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/antiref.html#c1
OK für die reflektierende Schicht. Aber jede Auslöschung macht den Strahl einfach absorbiert. Ich denke, der Link beschreibt nur, wie man etwas besonders schwarz macht (für die angegebene Wellenlänge). Mein Punkt ist, dass die Energie, die nicht reflektiert wird, absorbiert wird – und das ist es, was Sie nicht wollen.
@maaartinus Lies näher oder hol dir ein Physik-Lehrbuch ! Sie können den Physik-Stack-Austausch nach dem Unterschied zwischen "Interferenz" (oder "Wellenauslöschung") und Absorption fragen: Das sind sehr unterschiedliche Dinge! Probieren Sie auch diesen Link aus: physical.stackexchange.com/questions/214852/anti-glare-question oder: en.wikipedia.org/wiki/Absorption_(electromagnetic_radiation) und en.wikipedia.org/wiki/Thin-film_interference .
Meine Physik ist ein bisschen eingerostet, aber was ich verwende, ist ziemlich einfach. Es wird sogar als "der erste Hauptsatz der Thermodynamik" bezeichnet. Also nur eine Frage: Was passiert mit der Energie, wenn die Wellen ausgelöscht werden?
@maaartinus Wenn Sie die Energie der reflektierten und gebrochenen Wellen messen, werden Sie feststellen, dass die Gesetze der Thermodynamik erfüllt sind: Die eingehende Energie ist gleich der ausgehenden Energie. Da sind immer noch Wellen, ihre Wirkungen werden nur "ausgelöscht", und der Fachausdruck dafür ist Interferenz. Ich bin fertig mit dem Versuch, Sie von sehr grundlegender und gut etablierter Physik zu überzeugen. Probieren Sie dieses Video aus: youtu.be/-ob7foUzXaY oder dieses Buch: amazon.com/Optical-Physics-Babies-Baby-University/dp/1492656216/…
Ich habe auch an gespiegelt gedacht ... dann ist mir das eingefallen: wiwiblogs.com/wp-content/uploads/2013/08/Austria.jpg . Auch wenn dies als Rüstung funktioniert, hebt es Sie in JEDER Umgebung hervor, was das "Verstecken" und "Anschleichen an den Feind" etwas schwieriger macht! G
@maaartinus: Stellen Sie sich die Wellenunterdrückung so vor: Zwei Autos, die (nacheinander) auf eine Wand treffen, beschädigen die Wand erheblich (= Absorption). Wenn Sie jedoch in der Lage sind, die Autos zu steuern , können Sie die Autos ineinander krachen lassen ( sich gegenseitig aufheben) und so die Wand sicher halten (= keine Absorption). Die Autos werden sich wahrscheinlich immer noch langsam bewegen und gegen die Wand stoßen (und ähnlich wird ein Teil des Lasers immer noch durchkommen), aber es wird deutlich weniger sein und die reflektierende Oberfläche der Panzerung kann verwendet werden, um diesen geschwächten Laser leichter zu reflektieren als wenn es war nicht geschwächt worden.
Nö. Dünne Filme sind keine Zauberei. Wie alle optischen Systeme können sie reflektieren, transmittieren oder absorbieren. Dünnfilme sind darauf abgestimmt, bei bestimmten Wellenlängen mit sehr geringem Reflexionsvermögen zu übertragen. Wenn Sie sie vor einen Spiegel stellen, werden sie diese Wellenlänge auf ihrem Weg hinein und hinaus wirklich gut übertragen.
@Dancrumb Aus diesem Grund stapeln Sie eine Reihe verschiedener Dünnschichten, die unterschiedliche Wellenlängen zulassen. Genug von diesen Schichten und du hast eine ablative Rüstung.
@JAB Eine Mehrfach-Dünnfilmbeschichtung ist keine ganz ablative Panzerung: Ablative Panzerung verliert Material, wenn sie ihre Funktion erfüllt. Dünne Filme verlieren keine Masse (oder zumindest keine nennenswerte Masse), während sie ihre Funktion erfüllen. Sie arbeiten durch einen rein optischen Prozess ohne physikalische oder chemische Veränderungen.
@PipperChip Ich habe angedeutet, dass einige Schichten ohne Funktionsverlust verdampft werden könnten, wenn Sie genug verwenden.
Spiegel helfen nicht wirklich, da diese x% des nicht reflektierten Lichts den Spiegel aufheizen und ihn schnell zerstören. Es könnte Ihnen ein paar Millisekunden verschaffen. Ich würde lieber etwas wie Graphit nehmen - akzeptieren Sie einfach, dass die Wärme absorbiert wird, und versuchen Sie, damit umzugehen.
@AdamD.Ruppe Wenn ich es richtig verstehe, wollen Sie, anstatt einen Spiegel zu kühlen, der mit x% der einfallenden Energie fertig wird, nur mit all dem fertig werden ? Auch wenn das eine 95%ige Reduzierung der Hitze ist, mit der Sie fertig werden müssen? Nur um Sie wissen zu lassen, selbst Spiegel zu Hause reflektieren > 95 % des Lichts (und seiner Energie) weg, und High-End-Spiegel reflektieren oft über > 99 %
@PipperChip - Das von Ihnen verlinkte Video besagt ausdrücklich um 4:15, dass destruktive Interferenz im dünnen Film (Ölschicht über Wasser) die Übertragung dieser bestimmten Wellenlänge in das Wasser ermöglicht . Wenn es zu konstruktiver Interferenz kommt, wird dies zum Nachdenken anregen. Sie benötigen jedoch immer noch, dass die Rückschicht des Dünnfilms einen guten Reflexionskoeffizienten hat. Was bringt es also, einen dünnen Film zu verwenden? Malen Sie das reflektierende Material einfach direkt auf, um eine bessere Wirkung zu erzielen.
Auch die Wirkung dünner Filme auf das Licht hängt vom Einfallswinkel ab. Ich glaube, Sie haben in der Hitze des Gefechts nicht die Zeit oder die maschinenähnliche Präzision, um sicherzustellen, dass Ihre Panzerung perfekt ausgerichtet ist, damit der Laser senkrecht zur Oberfläche trifft.
@PipperChip Der Spiegel reflektiert nur Mikrosekunden lang 99%, bevor er durch die verbleibenden 1% der Wärme zerstört wird. Dann geht der Nutzen für den Rest der Exposition gegenüber der Waffe verloren. Bei etwas wie Graphit ist der Verlust Teil des Nutzens - das sich ausdehnende Gas beim Verdampfen absorbiert etwas mehr der einfallenden Energie und trägt einen Großteil davon von dem weg, was es zu schützen versucht.

Reflektierende Panzerung wird Ihnen im Allgemeinen nicht helfen: Waffenlaser arbeiten im Allgemeinen im gepulsten Modus , wobei (sagen wir) ein 1-KJ-Schuss in 1.000 1-J-Pulse aufgeteilt wird, die 5 µs voneinander entfernt sind. Der erste Impuls ist zwar energiearm, aber hochleistungsfähig (da er sehr kurz ist, in der Größenordnung von zehn Nanosekunden, bewirkt er, dass die Haut des Ziels in einer kleinen Explosion ausbricht, die ein wenig Plasma erzeugt, das senkrecht dazu verläuft der Oberfläche, also in Richtung des Laserstrahls.

Der Sinn des Pulsens besteht also darin, darauf zu warten, dass sich diese Plasmawolke auflöst, damit der zweite Puls nicht von ihr absorbiert wird und stattdessen eine zweite Explosion am Boden des Kraters erzeugt wird, die vom ersten erzeugt wurde, und so weiter alle nachfolgenden Impulse.

Nun, in Bezug auf verspiegelte Oberflächen besteht das Problem darin, dass sie nicht perfekt reflektieren (sagen Sie beispielsweise die Effizienz vor η = 99,5 % ), und das wird dazu führen, dass es einen Teil der Energie der Impulse absorbiert und schließlich (nach 1 100 % η Impulsen) so viel Energie absorbiert, wie er vom ersten Impuls absorbiert hätte, wenn er vollständig entspiegelt gewesen wäre. Zum η = 99,5 % , das ist 200 Impulse. An diesem Punkt – eigentlich wahrscheinlich schon früher, da dafür möglicherweise weniger als die Kraft eines einzelnen Impulses erforderlich ist – explodiert es mit einer kleinen Explosion und erzeugt einen Krater. Die Krateroberfläche ist jedoch nicht mehr reflektierend (weil sie glatt sein muss, um spiegelnd zu reflektieren) und damit das andere 800 Impulse treffen das Ziel, als wäre die Panzerung nicht reflektierend.

Bei diesen Zeitskalen kann jedes derzeit bekannte Material für diese Berechnungen nicht genug Wärme an Materie ableiten, also ist es besser, ein Material zu bekommen, das die Energie über Plasma abführt – wahrscheinlich eine Art Kohlenstoffverbundstoff wie Fullerene.

(Ein großes Dankeschön an Winchell Chung und seine großartige Atomic Rockets -Site, von der viele dieser Informationen stammen)

Was ist, wenn sich der Spiegel mit hoher Geschwindigkeit bewegt oder dreht? Jeder nachfolgende Impuls trifft einen anderen Teil.
Dadurch wird eine solche verspiegelte Rüstung dem modernen Kevlar ziemlich ähnlich. Kevlar macht Sie nicht vollständig immun gegen Kugeln, insbesondere nicht gegen höherkalibrige. Sie werden immer noch ernsthaft verletzt, aber es könnte Ihre Überlebenschancen geringfügig verbessern. Ebenso werden Sie durch eine solche verspiegelte Rüstung nicht immun gegen Laserwaffen, aber einige Leute würden sie trotzdem tragen. Wenn der Schuss von weit her kommt und durch die Atmosphäre gestreut wird oder wenn das Ziel ein wenig wackelt und sich das Ziel bewegt, treffen die Impulse möglicherweise nicht alle genau dieselbe Stelle. ...
... Vielleicht sind Energiequellen sperrig, sodass kleinere, versteckbare Laserwaffen weniger stark sind und reflektierende Panzerung effektiver gegen sie wäre. Der Punkt ist, dass das Tragen der Rüstung dich ins Krankenhaus schicken würde, wenn du sie nicht trägst, würdest du ins Grab gehen. Mit einem solchen Setup hätte die Rüstung immer noch ihren Nutzen, würde aber Laserwaffen nicht überflüssig machen. Genauso wie Kevlar-Westen Waffen in der realen Welt nicht obsolet gemacht haben, tragen sie heute nicht einmal alle Soldaten.
@Vi. Die Panzerung muss sich bei jedem Impuls (etwa 5 µs) mit einer Geschwindigkeit bewegen/rotieren, die größer ist als die Punktgröße (typischerweise 1 mm Durchmesser), was 200 m/s (720 km/h, ~450 mph, Mach 0,58) bedeutet ) – das sieht nicht nach einer sicheren Geschwindigkeit für das aus, was hartes Material Millimeter vom eigenen Körper entfernt sein soll.
@vsz Der Hauptpunkt hier ist, dass die relevanten Zeitskalen so kurz sind, dass jeder als stationär betrachtet werden kann. Die Impulse treffen also an derselben Stelle, da weder Laser noch Panzerung rechtzeitig ausweichen können (das Plasma kann es kaum). Bis etwas wackeln kann, ist die Impulsfolge längst beendet.
Was ist falsch daran, einen zu 99,9 % effizienten Spiegel für Rüstungen zu verwenden? Tatsächlich gibt es noch bessere, aber diese funktionieren über einen begrenzten Satz von Wellenlängen. Siehe Wikipedia . Aber wenn Sie einen Spiegel postulieren wollen, der 500 Jahre in der Zukunft über einen breiten Wellenlängenbereich zu 99,99 % effizient ist, gibt es kein physikalisches Gesetz, das dies verbietet.
@PeterShor: Es reicht nicht aus, einen Spiegel zu postulieren, der über einen breiten Wellenlängenbereich einen Wirkungsgrad von vier oder fünf Neunen aufweist. es muss auch unter Feldbedingungen so bleiben , nicht nur im Labor, und das ist erheblich schwieriger. Zum einen muss es selbst Staub abweisen und widerstandsfähig gegen Kratzer, gegen beliebige planetarische atmosphärische Bedingungen und Temperaturen sowie gegen kosmische Strahlung im Weltraum sein. Es stimmt, es gibt kein Gesetz, das dies verbietet , aber schließlich beginnt es, unsere Aussetzung des Unglaubens zu dehnen. Liebe deinen Algorithmus übrigens.
Es gibt auch einen Punkt, an dem Sie den Laser ausreichend entschärfen können . Schließlich kann dein Gegner unter Schlachtfeldbedingungen nicht einfach Energie auf dich abladen wie eine Zielattrappe (sonst verdienst du irgendwie zu verlieren). Wenn der Laser 300 Impulse benötigt, um Ihre Panzerung zu durchbohren, 500 auf der Stelle liefert und Sie die ersten 250 negieren, dringt er nicht ein. Dies setzt voraus, dass Sie das Ziel so verfolgen können, dass jeder Impuls trotz der Zeitlücke und des sich (sicher) bewegenden Ziels die richtige Stelle trifft. Sie können auch mehr als 1 Schicht dünnen Spiegel verwenden. In Ihrem Beispiel würden 6 Ebenen ausreichen. 11 würde 2 überlappende Treffer erlauben.

Rauch.

Wenn der Laser die erste Schicht der Panzerung verbrennt, entsteht sehr schnell viel dichter Rauch. Dieser Rauch ruiniert die Optik des Lasers, wodurch viel weniger Energie das Ziel erreicht.

Dirigenten.

Laser verletzen dich, indem sie einen kleinen Ort sehr heiß machen. Wenn sich die Hitze leicht um die Rüstung herum bewegen kann, ist der Bereich, der heiß wird, größer, also nicht so heiß.

Ich habe „Aerosolspray“ als Laser-Dispersionsmittel erwähnt, aber ich mag die Idee, daraus eine Rüstung zu machen … Ich könnte das irgendwo in meine Geschichte einfügen!
Es muss nicht einmal so dicht sein. Gerade genug, um den Strahl zu streuen. Jede Art von leicht verdampfbarer Außenschicht würde ausreichen. Es ist wirklich nur eine ablative Rüstung.
Sie könnten sogar Rauch haben, der nur die bestimmte Wellenlänge des Lasers streut, so dass Sie immer noch hindurchsehen können. Das ist natürlich nur relevant, wenn man genügend große Rauchwolken bekommt.
Können Sie einen Beweis dafür anführen, dass Rauch wirksam wäre? Es müsste in der Lage sein, eine ziemlich beträchtliche Menge an Energie zu absorbieren und zu verteilen. Ich habe genug Laser mit Zeigerstärke gesehen, die durch dichten Nebel und Rauch schnitten, ohne sich überhaupt zu zerstreuen. Meine Intuition lässt mich glauben, dass die Dichte und das Volumen, die erforderlich sind, damit dies effektiv ist, es aus einer Reihe anderer Gründe im Kampf unpraktisch machen würden.

Zusätzlich zu den dünnen Filmen und der destruktiven Interferenz von PipperChip würde ich vorschlagen, die Wellennatur des Lichts zu Ihrem Vorteil zu nutzen, gepaart mit Materialien mit hoher Energieabsorption.

Licht wird reflektiert, gebrochen, gebeugt oder absorbiert und wieder abgestrahlt, wenn es auf ein festes Material trifft. Durchscheinende oder transparente Panzerungen mit Verunreinigungen mit unterschiedlichen Brechungsindizes oder sogar winzige Öffnungen würden dazu führen, dass sich der Fokus des Lasers ausbreitet, wenn er durchläuft und auf Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes trifft.

Dahinter befindet sich möglicherweise eine Schicht aus einem Material, das große Energiemengen aufnehmen kann, ohne sich zu erwärmen. Wasser ist bekannt für seine hohe spezifische Wärme (~4200 J/kg C), aber Wasserstoff hat eine enorm höhere spezifische Wärme (~14300 J/kg C). Unter Druck stehender Wasserstoff, der in Panzerplatten aus refraktiven/beugenden Materialien eingeschlossen ist, sollte eine ausreichende Energieübertragung verhindern, um die Auswirkungen von Laserfeuer abzuschwächen. Helium hat auch eine höhere spezifische Wärme als Wasser, wenn Sie nicht gerne mit etwas so Flüchtigem herumlaufen, das Sie vor Laserfeuer schützt.

Der Nachteil (oder vielleicht auch der Vorteil) wäre, dass solche Materialien ziemlich anfällig für konventionelle Munition wären.

Ich glaube, dass eine Panzerung mit unter Druck stehendem Wasserstoff dazu neigt, Feuer zu fangen, wenn sie durchdrungen wird.
@Vylix Ich habe Helium als Alternative angeboten, wenn plötzliche, schnelle Oxidation ein Problem darstellt. Du könntest auch immer nur Wasser verwenden. Wenn die Panzerung durchdrungen ist und Sie das Wasser schnell erhitzen, können Sie Dampf erzeugen. Das könnte ausreichen, um den Laserfokus lange genug zu ruinieren, um zu entkommen.
@Chris M. Das ist ziemlich schlau! Ich hatte an Rüstungen aus Gelpacks oder hitzebeständigem Schaumstoff gedacht, aber Ihre Lösung ist ... gediegener und hat definitiv eine höhere spezifische Wärmekapazität als Gel oder Schaumstoff. Vielen Dank auch, dass Sie sich davon fernhalten, ausdrücklich Spiegel vorzuschlagen.
Das Problem mit den leichten Gasen ist, dass sie leicht sind. Nach Masse sind sie effizient, aber bei Rüstungen ist Ihnen wahrscheinlich mehr Effektivität wichtig, und um einen bestimmten Grad / J zu erreichen, wäre mit einem Gas viel mehr Volumen erforderlich als mit Wasser oder Metall. Und wenn man davon ausgeht, dass es sich um eine dünne Schicht handelt, ist der Druckbehälter nicht zu vernachlässigen. Es wird über eine Reihe dichter Wasserstoffspeichertechnologien nachgedacht, aber wirkliches Hochdruckgas ist kein Spitzenreiter.
Das Problem bei unter Druck stehendem Wasserstoff/Helium ist das Gewicht des Behälters. Leichte Gase sind durchlässiger und Sie benötigen daher dickere Wände
Was Sie wollen, ist ein thermischer Supraleiter – etwas, das die ankommende gefährlich starke Laserenergie aufnimmt, ihre Energie gleichmäßig und sofort über die gesamte Oberfläche des Zielobjekts verteilt und sie dann sicher abstrahlt. Um etwas mit dieser Art von "Panzerung" zu zerstören, müsste der Laser lange genug auf das Ziel gehalten werden, damit sich genügend Energie ansammelt, um Schaden zu verursachen. Hinweis: Dies ist ein direkter Diebstahl von Niven/Pournelles "Mote In God's Eye" - Verwendung auf eigene Gefahr. Weiterer Hinweis: Dies bietet keinen Schutz vor Projektilen. Auch hier erfolgt die Verwendung auf eigene Gefahr. :-)
Würde ein thermischer Supraleiter nicht etwas von dieser Wärme in das Subjekt abstrahlen, das die Rüstung trägt? Die Idee hinter einer Schicht mit hoher spezifischer Wärme war, die einfallende Energie zu absorbieren, ohne sich so stark zu erhitzen, dass sie für den Träger schädlich wird.
@Chris M. Wenn Sie die Energie weit genug verteilen, ist es nicht mehr gefährlich. Darüber hinaus wird die Streuung viel schneller sein, wenn Sie die gesamte Körperpanzerung effektiv als Strahler verwenden können und nicht nur den Bereich unmittelbar neben dem Aufprall
Ich mag es wirklich, ein Gas unter Druck zu setzen. Sobald der Behälter zerrissen ist, würde das Gas den Druck verringern und den betroffenen Bereich sofort kühlen. Tatsächlich könnte jeder Abschnitt ein Ventil haben, um eine Druckentlastung zu ermöglichen, wenn eine bestimmte Temperatur erreicht wird

Wie wäre es mit einer retroreflektierenden Oberfläche, wie Auto- oder Fahrradrückstrahlern und vielen Straßenschildern. Eine beträchtliche Menge der Strahlung würde zum Angreifer zurückkehren, nicht genau, aber es könnte ausreichen, um Sie dazu zu bringen, das Feuer einzustellen!Diagramm der retroreflektierenden Glasperlen

Dieser Ansatz ist möglicherweise weniger praktisch als die Verwendung eines ablativen Materials, das möglicherweise mit Rauchkohle gefülltes Polyethylen erzeugt. Die getroffene Oberfläche würde sich schnell aufheizen, aber beim Verdampfen die Energie entfernen, während gleichzeitig viel Rauch bereitgestellt wird, um den einfallenden Strahl zu streuen.

Einige ablative Materialien sind auch "intumeszierend", was bedeutet, dass sie bei Erwärmung aufschäumen. Das würde bedeuten, dass sich die Rüstung aufblähen und gut gegen die Hitze isolieren würde – obwohl das Bewegen schwieriger werden würde.

Laser sind aufgrund der Absorption der Laserenergie vom Ziel zerstörerisch, aber sehr starke Strahlen (die für Waffen verwendet werden) würden das Zielmaterial tatsächlich in ein Plasma verwandeln. Dies ist tatsächlich nützlich, da das Plasma im Allgemeinen undurchlässig für weitere Eingaben von Laserenergie ist und daher eine kleine Wolke bildet, die die Energie absorbiert und sich schnell ausdehnt, wodurch die Energie vom Ziel weg verteilt wird. Kampfuniformen könnten gesteppten Jacken mit Taschen aus leicht ionisierendem Schaum ähneln, um das Plasma zu erzeugen, wenn sie getroffen werden.

Bei ausreichend hohen Energien "zündet" der Laser die Luft tatsächlich in ein ionisiertes Plasma, das tatsächlich den Strahl "nach oben" zum Emitter zurückwandert. Wenn die Besatzung des an Bord gegangenen Schiffes genügend Zeit hat, kann sie die Luft mit einem leicht ionisierbaren Gas "spicken", um diesen Effekt gegen feindliche Laser hervorzurufen. Dies würde es auch viel einfacher machen, mit konventionelleren kinetischen Energiewaffen wie Sturmgewehren, Schrotflinten, Granatwerfern und so weiter zu kontern. In einer beengten Umgebung mit einem Bohnensack oder ähnlichem getroffen zu werden, kann ausreichen, um den Angreifer niederzuschlagen oder zu desorientieren, und in die Frontplatte eines Raumanzugs geschossen zu werden, ist nie eine gute Sache.

Ich frage mich, ob Sie wirklich eine Rüstung brauchen ...

Ich werde mit einem tragbaren Schutzschild gehen, also lesen Sie weiter.

Nehmen wir an, das Ziel ist ein Mensch, also hauptsächlich Wasser. Die Energie, um ein Gramm Fleisch des Opfers von 37°C auf 100°C zu erhitzen, beträgt 263 J, dann sind 2,2 kJ erforderlich, um 1 Gramm Wasser zu verdampfen, sodass ein 1-kJ-Schuss höchstens 0,4 Gramm Fleisch verdampfen würde, wenn er schnell abgegeben wird genug, über Hochleistungsimpulse.

Höchstwahrscheinlich würde es weniger Fleisch entfernen, da ein Teil des Hochleistungsimpulses das Fleisch auf viel höhere Temperaturen (einschließlich in Plasma) erhitzen würde, sodass diese Energie nicht für die Verdampfung verfügbar ist.

Das Ziel hat jetzt also eine winzige Delle in seiner Haut, um die herum eine Wolke aus überhitztem Dampf/Plasma mit enormem Druck explodiert.

Ich denke, der Schadensmechanismus für einen Menschen hätte viel mehr mit dem resultierenden Druck und der Explosion zu tun als mit der Verbrennung. Die Energie von 1 kJ entspricht hier etwa 0,2 Gramm TNT. Nicht viel, aber damit kann man schon eine ziemlich tödliche Kugel verschießen. Es ist auch die kinetische Energie eines Backsteins, der schnell genug ist, um einen Schädel in eine Wassermelone zu verwandeln. Natürlich würde nur ein kleiner Teil davon das Ziel beschädigen, aber es würde definitiv zu einer blutigen Sauerei führen!

Jetzt könnten wir einen stärkeren Laser verwenden, um ihren Kopf wirklich zum Explodieren zu bringen. Sagen Sie stattdessen 100 kJ. Aber dann haben Sie ein Problem: Wenn Sie den Bösewicht verfehlen und stattdessen beispielsweise das schöne Fenster mit Blick in den Weltraum treffen, entspricht die resultierende Explosion 20 Gramm TNT, und alle sterben. Tatsächlich wäre es viel sicherer, eine mit Schrot geladene Schrotflinte zu verwenden, die Menschen im Vergleich zu kugelsicherem Glas tendenziell viel mehr Schaden zufügt. Außerdem würde es auf kugelsicheres Glas abprallen, während der Laser es explodieren lässt, egal in welchem ​​​​Winkel es auftrifft ...

Eine weitere lustige Sache mit Lasern ist, dass, wenn Sie beispielsweise eine schöne Sci-Fi-Raumfahrzeugwand aus glänzendem, gebürstetem Aluminium mit dem 100-kJ-Laser treffen, dieser etwa 10 Gramm davon verdampft (Handwinken 100 % Effizienz) ... so Jetzt haben Sie eine schöne Wolke aus überhitztem Aluminiumdampf ...

An diesem Punkt fällt mir (und allen anderen an Bord) ein, dass Aluminium-Nanopartikel in thermobare Bomben gegeben werden, weil sie nicht nur in Sauerstoff verbrennen, sie BUUUURN . Die 10 Gramm Al-Dampf liefern etwa 300 kJ durch die Kraftstoff-Luft-Explosion .

Wir haben also eine 100-kJ-Lazzer-Explosion plus 300-kJ-Sekundärexplosion, was ungefähr 100 Gramm TNT ergibt, also macht das Raumschiff Boom und alle sind tot.

Hmm....

Okay, wenn der Zweck des Lasers die Sicherheit ist, verwenden Sie besser einen mit geringer Leistung und zielen Sie nicht auf Fenster.

Nun, die Rüstung. Nun, wenn es aus Kevlar (oder Space Kevlar, Diamond, UHMWPE usw.) besteht, dann basiert all dieses Zeug ziemlich auf Kohlenwasserstoffen, sodass der Dampf auch sehr brennbar ist ... Es wird also einen sekundären Boom geben. Dasselbe gilt für Metalle (in der Tat schlimmer). Wenn es sich um Keramik handelt, achten Sie auf die chemische Zusammensetzung, da so ziemlich alles in Sauerstoff brennt, wenn es heiß genug ist (Bor, Silizium ...) und was die obige Antwort betrifft, wer ausgerechnet Wasserstoff vorgeschlagen hat ...

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wasser wäre jedoch anders: Es würde sich in ein Plasma aus H- und O-Atomen verwandeln, die sich dann zu Wasser rekombinieren (dh verbrennen), aber dies würde der Explosion keine zusätzliche Energie bringen, da die Energie erforderlich ist, um die Moleküle zu zerlegen dem Laser entliehen wurde, wird es beim Verbrennen des Wasserstoffs wieder freigesetzt.

Also, hier ist mein Vorschlag: Sie brauchen ein Material, das nach dem Verdampfen wahrscheinlich brennbar ist, während es im Verhältnis zu seinem Eigengewicht viel Wasser aufnehmen kann, sodass der größte Teil der Laserenergie nicht brennbaren Wasserdampf erzeugt. Dies kann eines der superabsorbierenden Polymere oder Hydrogele sein.

Wenn Sie es wirklich eilig haben, können Sie ein Stück in der Größe eines Schutzschilds aus einer Schaumstoffmatratze schneiden, es unter der Dusche aufsaugen und es dann als laserfesten Schild verwenden, um den Feind anzugreifen. Sie werden den Ausdruck auf ihren Gesichtern nie vergessen! Wenn genug Wasser darin ist oder Sie es mit Klebeband an eine dieser Küchentopfabdeckungen aus massivem Edelstahl kleben, stoppt es (wahrscheinlich) auch zerbrechliche Kugeln.

Außerdem ist es ein Schutzschild, das nicht in direktem Kontakt mit Ihrem Körper steht, sodass die durch den Laser verursachte Dampfexplosion ihn zurückstößt, aber Ihre inneren Organe nicht schockt. Alles, was Sie brauchen, sind Ohrstöpsel und wie immer beim Lasern eine Schutzbrille!

Wer es weniger eilig hat, sollte den Wassergehalt optimieren, denn das Ding wird ziemlich undicht. Wenn Sie eine leicht verfügbare Quelle für Hydrogelpolymere wollen, denken Sie daran, dass es sich um ein häufig verwendetes Hydrokultursubstrat handelt, und plündern Sie die Hydrokulturbucht:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

(Ich mische etwas von dem Zeug in Pulverform mit der Erde in meinen Blumentöpfen, es erhöht die Wasserspeicherung).

Denken Sie daran, dass es auch in Babywindeln und natürlich und vielleicht idealerweise aus Gründen der Handlung in Menstruationsbinden verwendet wird.

Sie können auch "persönliche Gleitmittel"-Produkte oder den schleimigen Schleim verwenden, den Ihre außerirdischen Kumpels in reichlichen Mengen produzieren (nichts für ungut, Leute).

Oder auch Gelatine aus der Küche.

Grundsätzlich funktioniert alles, was Wasser in ein Gel verwandelt und es an einem Schild befestigt oder ein wenig Schaum einweichen lässt und nicht ausläuft.

Ich schlage kein Sperrholz als Trägermaterial vor, es würde abplatzen, wenn der Laser ein bisschen Wasser explodiert. Aber jedes Metall würde gut funktionieren. Plus, wie gesagt, wenn die Wasser-Gel-Schicht dick genug ist, wird sie auch zerbrechliche Kugeln stoppen.

Wenn Sie eine große Pfanne Wackelpudding aus der Küche bekommen können, handelt es sich um einen gebrauchsfertigen laserfesten Schild. Sie können es auch nach dem Kampf essen.

Dies wäre jedoch ziemlich schwer, sodass Sie jedes Fahrzeug mit Rädern wie einen Küchenwagen oder vielleicht einen Rollstuhl umfunktionieren müssen.

Wenn ihre Laser 30 Sekunden zum Nachladen brauchen, kannst du sie wahrscheinlich alle mit Jell-O und Shivs töten.

Natürlich können Sie auch einen Gegenangriff durchführen, indem Sie die Luft brennbar machen.

Einen Propangastank auf einem Raumschiff zu bekommen, sollte ziemlich schwierig sein, aber Sie können einfach einen Küchenbeutel mit Mehl oder Maisstärke über die feindlichen Reihen werfen und ihn dann mit Ihrem Laser treffen (versuchen Sie, sorgfältig zu zielen!). Es wird explodieren und sich als sehr brennbare Staubwolke in der Luft verteilen.

Mehl (oder Zucker usw.) enthält 4x mehr Energie nach Gewicht als TNT. Allerdings wird es nicht optimal mit der Luft vermischt, das meiste landet im Boden, aber trotzdem...

Nun, dank YouTube, wenn Sie ein Video von jemandem wollen, der etwas sehr Dummes mit Sprengstoff macht, ist die Frage nicht, ob Sie es finden, sondern wie viele Sie sich ansehen müssen, bevor Sie eines finden, das gut aussieht!

Hier .

Wie wäre es mit 500 Jahren technischer Verbesserung von Solarzellen? Den Laser absorbieren, Superkondensatoren aufladen und die Energie in deiner eigenen Waffe nutzen? Dies ist dem eigentlichen Buch „Starship Troopers“ im Vergleich zur sehr lockeren Filmtechnik sehr ähnlich.

Wie bereits erwähnt, brennt bei einem Militärlaser das, was er trifft, selbst wenn er reflektiert. Bei einem gepulsten Laser wird die reflektierende Oberfläche beschädigt, selbst wenn der erste Puls reflektiert wird, und der nächste Puls hat seine volle Wirkung (oder nahezu seine volle Wirkung).

Was Sie wollen, ist eine schwarze, bröckelige Oberfläche. Es absorbiert die Hitze und explodiert nach außen, wobei es die Hitze mit sich nimmt. Abgesehen davon, dass die Panzerung dick genug gemacht wird, um mehrere Impulse an dieselbe Stelle zu bringen, absorbiert oder beugt das vom ersten Impuls abgeworfene Material einen Teil der Energie der nächsten Impulse.

Diese Rüstung würde wahrscheinlich mit überlappenden Platten gebaut, damit die Platten nach einem Kampf ausgetauscht werden können, ohne die gesamte Rüstung ersetzen zu müssen.

Diese Rüstung muss nicht sehr schwer sein, aber sie wird wahrscheinlich sperrig sein.

Es hätte auch den seltsamen Effekt, den Träger von einem Treffer zurückzustoßen, da ein Teil der Hitze in kinetische umgewandelt wird. Die meiste Wärme sollte in den abzublasenden Teilen gehalten werden, aber der Träger wird die gleiche Kraft spüren, die beim Abblasen des Materials ausgeübt wird.

Prismensand

Sie können den gleichen Effekt eines Spiegels erzielen, indem Sie Rüstungen verwenden, die Herstellungssand verwenden. wobei jedes Korn ein kleines Prisma ist.

Wenn der Laser diesen Sand erreicht, würde jedes Prisma das Licht brechen und um die anderen Prismen herum zerstreuen, seine Geschwindigkeit verringern und den Wirkungsbereich ausreichend vergrößern, um einen echten Schaden an der Person zu vermeiden, die die Rüstung trägt.

Alles, was ein "Laser" tut, ist ein Zielobjekt bis zum Äußersten zu erhitzen. Je stärker der Laser ist, desto schneller kann er ein zerstörerisches Ergebnis erzielen.

Ihre Rüstung kann also wirklich eine Menge Dinge sein:

  • Spiegel basiert, um das Licht zu reflektieren
  • Auf Hitzeschutz basierend, widerstehen Sie der Hitze einfach wie Kacheln im Space Shuttle
  • Übertragung gibt es Materialien, die in der Lage sind, empfangenes Licht zu einem Sammelpunkt oder zurück in eine andere Richtung zu leiten.
  • einfach dick genug, um den Benutzer lange genug zu schützen, um zu reagieren und auszuweichen.

Reflexion ist der naheliegende Ansatz. In der Tat wäre eine hochglanzpolierte, spiegelähnliche mittelalterliche Plattenrüstung sehr effektiv. (Ich möchte nicht neben dem Ziel stehen.) Eine dicht gepackte Armee von plattengepanzerten Soldaten würde einen Disco-Kugel-Effekt erzeugen.

Dabei gibt es zwei Probleme. 1) Sie kontrollieren nicht, wohin das reflektierte Laserlicht geht, und 2) Metall ist möglicherweise nicht das Richtige, um einen Hochleistungslaser zu reflektieren. Aber ja, Reflexion und optische Physik ist hier der offensichtliche Weg.

Was ist also mit der Tarnung von Metamaterialien? Es verwendet kartesische Netze und andere Metamaterialien, um die Koordinaten eines Magnetfelds zu ändern, das Licht um ein Ziel biegt, wodurch Laser von vornherein unwirksam werden, aber ich gehe davon aus, dass dieses System sehr teuer und anfällig für kinetische Penetratoren wäre und nicht auf allen existieren kann Teile des Schiffes oder der Person, weil Sie keine Sensoren verwenden konnten.

Hier ist die Quelle:

https://en.wikipedia.org/wiki/Metamaterial_cloaking
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702109700720
https://science.howstuffworks.com › Wissenschaft › Physikalische Wissenschaft › Optik

Das klingt für mich nach Technobabble. Können Sie einige Quellen oder eine klarere Erklärung für das Tarnen von Metamaterialien angeben?

Möglichkeit 1: Eis

Ich nehme an, Sie können entweder eine Art Powerrüstung oder eine geringe Schwerkraft an Bord arrangieren? Diese machen selbst ziemlich schwere Rüstungen einfach zu handhaben.

Sie wollen Eis mit hoher Albedo auf Ihrer normalen Rüstung. Eine Schicht von 5 cm oder mehr. Die hohe Albedo reflektiert den größten Teil der Laserenergie harmlos, und was übrig bleibt, muss mit der hohen Wärmekapazität von Eis und der handlichen latenten Energie der Fusion fertig werden. Wie viel latente Energie? 334 kJ/kg. Aber Sie reflektieren eine Menge Energie, bevor das beginnt. Meereis kann eine Albedo von bis zu 0,7 haben, ich bin mir nicht sicher, wie viel höher ein Designer-Eis werden könnte, aber jetzt haben Sie eine Panzerung, die garantiert über 1 MJ/kJ absorbiert, ohne gefährliche Temperaturen zu erreichen. Jedes Grad, mit dem Sie das Eis unter den Gefrierpunkt kühlen können, fügt 7 kJ/kg Kapazität hinzu. Und das Schmelzprodukt? Wasser? Nun, wenn Sie sich in einer Mikro-Gee-Umgebung befinden ... werden Tröpfchen gebildet, die automatisch ihre Optik stören und ihre Laser defokussieren.

Das Beste ist, dass Ihr Schiff einfach mehr produzieren kann, wann immer Sie wollen.

Option 2: Dünne, geschichtete Paneele mit hoher Albedo.

Bei dieser Option zählen Sie viel mehr auf Reflexion als auf Absorption. Wir können Designermaterialien mit ziemlich hoher Albedo bekommen (ich denke, die Spitze liegt bei etwa 99,7 %, aber ich kann im Moment keine gute Quelle finden), aber das wird irgendwann zusammenbrechen. Aber Sie brauchen es nicht wirklich, um mehr auszuhalten, als es braucht, um das Reflexionsvermögen in einer bestimmten Schicht zu verschlechtern, denn sobald es nicht mehr hochreflektierend ist, hat diese Schicht ihren Beitrag geleistet - und es kann ausbrennen und die nächste frisch belichten , kühle, noch einmal super hohe Albedo-Schicht nur 0,5 mm nach unten. Dies bedeutet, dass diese Rüstung immer superleicht ist und aus Gründen der Mobilität so dick sein kann, wie es praktisch ist. Brustplatten und Helme konnten in der Tat ziemlich dick sein. Diese Option kann kniffliger sein als die erste, da Eis ein sehr breites Spektrum an Albedo hat, und Ihr Designermaterial muss möglicherweise etwas Reflexion für die Spektrumabdeckung opfern. Da es leicht ist, können Sie auch viele Schutzschilde aus dem Material auf Lager haben, und es wird kein großes Hindernis sein, sie zu tragen.

Möglicherweise ist eine spezielle Fertigung erforderlich, sodass sich Ihr Schiff möglicherweise damit begnügen muss, zusätzliche Paneele zu transportieren, anstatt unterwegs mehr herzustellen.

Beachten Sie, dass es erheblich schwieriger ist, ein Schiff vor Lasern zu schützen, da das feindliche Schiff viel größere Laser montieren kann und viel, viel mehr Energie zur Verfügung hat als feindliche Entertruppen.