Wie mache ich schwebendes Umgebungslicht?

Sie müssen dafür nicht einmal superfuturistisch werden. Heute ist es fast möglich. Holen Sie sich einen mit Helium gefüllten Ballon und setzen Sie eine kleine LED-Knopfbatterie-betriebene Lichtquelle hinein. Befestigen Sie es mit einer ultrafeinen Angelschnur, befestigen Sie das andere Ende an Ihrer Kleidung, und Sie sind im Grunde fertig.

Wenn Sie möchten, dass es schöner und etwas zukunftsorientierter aussieht, können Sie den Ballon durch ein speziell geformtes, ultradünnes, leichtes Verbundmaterial ersetzen, vielleicht durch eine gut platzierte Strebe, um die LED zentral zu halten (und möglicherweise einen externen Netzschalter und durch Austausch der Batterie) und ersetzen Sie die Angelschnur durch Kohlenstoff-Monofilament. Alles andere ist nur Overengineering.

Um ein Objekt leicht genug zu machen, um ohne einen großen Motor, Rotoren usw. zu schweben, sorgen Sie dafür, dass das Licht aus der Ferne mit Strom versorgt wird. Innerhalb eines Gebäudes oder rund um den Hof befinden sich Mikrowellenstrahler, die die Energie für den Betrieb der Lampe und der zugehörigen Systeme liefern, die sie in Betrieb halten.

Wenn es leicht genug ist, würde ich mich für elektrostatische Levitation https://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic_levitation oder elektrohydrodynamischen (EHD) Flug https://en.wikipedia.org/wiki/Ionocraft entscheiden . Dies bietet ein relativ leises und unauffälliges Flugmittel, wenige oder keine beweglichen Teile und im Fall des EHD-Geräts kann es unter bestimmten Umständen ohne eine interne Glühbirne selbstleuchtend sein.

Damit der Benutzer die Lampe genießen kann, ohne durch den Energiestrahl gebraten zu werden, könnte eine einfache Vorsichtsmaßnahme darin bestehen, dass jeder Emitter einen ziemlich energiearmen Mikrowellenstrahl erzeugt, aber die Lampe erhält genug Energie, um zu leuchten und zu fliegen, indem sie zwei oder mehr abfängt Balken. Mit der Handshake-Technologie, um sicherzustellen, dass die Strahlen auf das Leistungsziel und nicht auf den Benutzer gerichtet sind, und genügend Intelligenz, die in das System integriert ist, um die Lampe zu verfolgen und die Lampe den Benutzer jederzeit verfolgen zu lassen, scheint dies selbst mit der heutigen Technologie ziemlich machbar zu sein.

Die Lampe selbst wird wahrscheinlich einer traditionellen japanischen Laterne mit einer „Reispapier“-Abdeckung ähneln, um sicherzustellen, dass das Gesamtgewicht sehr gering ist, und die LED und verschiedene Rechengeräte und Leistungsziele auf der Unterseite konzentriert, um Stabilität zu gewährleisten. Das "Reispapier" wäre eigentlich ein ziemlich ausgeklügelter Verbundstoff, der gleichzeitig als Elektroden für das Flugsystem oder das Energieziel dienen kann, und das gesamte Gerät wäre zwischen der Größe eines Softballs und eines Wasserballs, abhängig von technischen Faktoren und vielleicht „Mode“ (Menschen mit höherem Status könnten sich die sehr ausgeklügelten Systeme einer kleinen Laterne leisten, während andere Menschen größere, weniger ausgeklügelte Lampen benötigen würden. Sehr arme Menschen benötigen möglicherweise mit Folie gefütterte Hüte, um sie vor den Nebenwirkungen zu schützen, zu billig zu sein Nordkoreanische Knock-Off-Lampen ....

Oder Sie könnten einfach diese verwenden:

Es zum Schweben zu bringen, ist eigentlich ziemlich interessant.
Erstens, damit es über dem Benutzer bleibt, den Sie angebunden haben möchten. Das bedeutet, dass die Leuchte keine eigene Stromquelle mit sich führen muss.
Um es in die Luft zu bringen, würde der Benutzer einen Algenbioreaktor tragen , der Wasserstoff erzeugen würde. Ein Teil des Wasserstoffs würde verwendet, um eine kleine Brennstoffzelle zu betreiben , und der Rest würde über die Leine zum Ballon geleitet, wodurch dieser schwebte.

Die Lichtquelle wäre ziemlich einfach, mit einer Reihe von Niedrigenergie-LEDs, die durch das Kabel gespeist und isoliert werden, um Funkenbildung zu vermeiden.

Wenn es einen Funken gäbe, würde eine Explosion in der Größe eines Partyballons nicht genug Schaden anrichten, um Schaden anzurichten, außer dass Sie Ihre Ohren verletzen.

In der Luft bleiben

Eine Methode, um in der Luft zu bleiben, die normalerweise übersehen wird , ist die Verwendung eines Vakuums . Ein solches Konzept wurde ursprünglich im 17. Jahrhundert vorgeschlagen , aber Materialbeschränkungen schränkten seine Anwendbarkeit ein. Eine Patentanmeldung aus dem Jahr 2006 schlägt eine geschichtete Wand mit einer dazwischen angeordneten Wabenstruktur vor, möglicherweise unter Verwendung exotischer Materialien wie Beryllium, Borcarbidkeramik oder "diamantähnlichem Kohlenstoff". Aus dem Stegreif würde ich also eine Art nanokonstruiertes, verschachteltes Buckyball-Design für maximale Stärke vorschlagen.

Der Reiz der Verwendung eines Vakuums, um in der Luft zu bleiben, besteht darin, dass Sie nicht mit dem klassischen Problem jonglieren müssen, genug Auftrieb zu erzeugen, um das Gewicht Ihrer Energie- und Kraftstoffversorgung zu überwinden, während Sie immer noch eine nützliche Nutzlast tragen. Aber selbst wenn Sie ein sehr gutes Vakuum (und damit das volle Auftriebspotential der verdrängten Luft) annehmen , erhalten Sie nur etwa 1,28 g Auftrieb pro Liter verdrängter Luft (die Luftdichte bei Standardtemperatur und -druck ). ) . Ich hoffe, Sie verwenden leichte LEDs!

Leistung

Bei einer so restriktiven Gewichtsgrenze, um es auf einer vernünftigen Größe zu halten, sollten Sie idealerweise auf die Einbeziehung der Stromquelle in das Gerät verzichten. Gestrahlte Laserleistung wäre eine mögliche Lösung, wobei der Laser und die Stromquelle an der Person des Besitzers verborgen sind. Die NASA machte einen Proof-of-Concept davon , indem sie einen Laser auf Photovoltaikzellen richtete, die am Modellflugzeug hingen, um seinen Elektromotor während des Fluges anzutreiben. Eine andere Option könnte die resonante induktive Kopplung sein , aber ich bin mir nicht sicher, ob dies aufgrund des Leistungsbedarfs / der Effizienz / der Entfernung möglich wäre.

Abhängig von der Lichtausbeute, nach der Sie suchen – Sie sagten „Umgebungslumineszenz“ – könnten Sie den Bedarf an elektrischer Energie vollständig senken, indem Sie eine biotechnologisch hergestellte Lichtquelle verwenden . Vielleicht eine bakterielle Beschichtung auf der Kugel, die zur Energiespeicherung Photosynthese betreiben kann und später die gespeicherte Glukose mit Sauerstoff kombiniert, um ATP zu synthetisieren und eine Form von Biolumineszenz zu erzeugen .

Dies begann als Kommentar zu Wingman4l7s ausgezeichneter Antwort , wurde aber zu groß.

Eine angemessene Größe für eine solche Kugel wäre etwa 2 Liter. Sie haben also maximal 2,6 g Auftrieb. Unter der Annahme wirklich leichter Wände und eines Vakuums im Inneren erhalten Sie 2 g nützlichen Auftrieb.

Mit einem Laser, der auf der Schulter des Besitzers montiert ist, brauchen Sie keine Photovoltaikzellen und LEDs. Alles, was Sie brauchen, ist, solches Licht zu streuen - genau so, wie es Lichtschwerter tun. Die Kugel würde also leuchten - der Strahl, der ihr Licht zuführt, wäre kaum sichtbar.

Alternativ könnten Sie Luminophor verwenden und mit UV pumpen. Und wenn Ihr Luminophor sowohl durch Radioaktivität gepumpt als auch davor abgeschirmt werden kann, brauchen Sie nur einen kleinen Tropfen radioaktiver Substanz im Zentrum der Kugel, um gut zu sein. Ich kenne kein solches Material, aber das bedeutet nicht, dass in naher Zukunft nicht einige zusammengesetzte entwickelt werden. Es gibt kleine Schlüsselkettenleuchten, die mit diesem Ansatz hergestellt werden, aber es gibt kaum eine Abschirmung, sodass sie klein bleiben müssen, um die Radioaktivität auf einem sicheren Niveau zu halten. Aber wir sind nicht so weit davon entfernt.

Um an Ort und Stelle zu bleiben, wird es schwieriger. Das Anbinden mit einem geregelten Elektromagneten, wie es schwebende Kugelspielzeuge tun, wäre machbar, würde aber die Position in keiner Weise beeinflussen. Die Lampe würde in Bewegung hinter ihrem Benutzer bleiben und über dem Elektromagneten schweben, wenn er anhält. Ich sehe keinen wirklichen Weg daran vorbei.

Wenn es dir nichts ausmacht, nuklear zu werden...

Eine kleine nukleare Energiequelle könnte möglich sein (oder zumindest für Ihre Leser machbar sein), die einige Jahre hält, selbst wenn sie eine Glühbirne mit niedriger Wattzahl und das Flugsystem mit Strom versorgt. Dies ist die Art von Energiequelle, die wir einer Reihe unserer Raumsonden gegeben haben, obwohl diese eher Objekte in der Größe eines "Kleinwagens" als in der Größe eines "Softballs" sind. Aber mit ausreichend FUTURETECH! Die Leute werden nicht zu viel darüber nachdenken.

Halten Sie es dann mit Quadrocopter-Magie in der Luft.

Alternative Levitation könnte durch Elektromagnetismus erreicht werden, abhängig von der materiellen Zusammensetzung der Umgebung (innerhalb eines Raumschiffs: einfach, außerhalb über Land: nein).

Haben Sie einen Raumtemperatur-Supraleiter im Inneren des Lichts. In der Nähe jedes Ortes, an dem Sie das Licht verwenden möchten, muss ein Elektromagnet mit mäßiger Stärke vorhanden sein. Dies verringert den Nutzen außerhalb entwickelter Regionen, ist jedoch für ein futuristisches Herrenhaus oder Schiff sinnvoll.

Das Licht schwebt dann über dem Boden, unabhängig von der Höhe und dem Ort, an dem es platziert ist, aufgrund des Verhaltens von Supraleitern in einem Magnetfeld ( Flux Pinning ). Ein Vorteil der Verwendung von Supraleitern ist, dass das Licht sehr stabil ist – aufgrund des Flusspinnings bewegt sich ein magnetisch schwebender Supraleiter nicht wirklich innerhalb eines Magnetfelds, es sei denn, es wird eine äußere Kraft angelegt.

Da der Boden bereits ein großer Elektromagnet ist, können Sie das Licht über elektromagnetische Induktion mit Strom versorgen, vorausgesetzt, Sie konfigurieren den Boden so, dass er ein sich bewegendes Magnetfeld erzeugt. Dies bedeutet auch, dass die Stromquelle so groß wie nötig sein kann, da sie eher Teil der Bodeninfrastruktur als des Lichts ist.

Wie beschrieben, folgt diese Konfiguration keinem bestimmten Besitzer, sondern schwebt dort, wo sie platziert wird. Da bereits dafür gesorgt ist, dass das Licht zum Schweben gebracht wird, sollte eine einfache Sensorausstattung und ein Antriebssystem (z. B. ein omnidirektionaler Luftstrahl) ausreichen, um das Licht dazu zu bringen, einem bestimmten Ziel zu folgen. Eine primitivere Alternative wäre die Verwendung einer Art Halteseil.

Diese Lösung hat einige Einschränkungen:

• Das Licht funktioniert nicht außerhalb des von den Elektromagneten erzeugten Magnetfelds. Folglich ist eine beträchtliche Menge an Infrastruktur erforderlich, um ein solches System realisierbar zu machen.
• Supraleiter bei Raumtemperatur sind derzeit theoretisch, obwohl jüngste Entwicklungen in der Subleiter-Technologie darauf hindeuten, dass sie in naher Zukunft realisierbar sein könnten.
• Leistungsstarke Elektromagnete spielen nicht gut mit magnetischen Materialien oder ungeschirmter Elektronik. Bei richtiger Handhabung ist dies ein Vorteil (zusätzliche Sicherheit) und kein Nachteil.

Ein weiterer Vorteil des elektromagnetischen Bodensystems besteht darin, dass Sie damit eine Vielzahl anderer Geräte schweben und mit Strom versorgen können. Es könnte sogar als einziges Mittel zur Stromverteilung für das Schiff oder Gebäude verwendet werden, in dem es enthalten war.