Wie würde ein energiebasiertes „Projektil“ ein Raumschiff in die Luft jagen?

Würde die Oberfläche des Raumschiffs nicht die gesamte Energie des Pulses absorbieren und verbrennen?

Es kann die gesamte Energie absorbieren oder nicht, je nachdem, welche Art von Waffe in Betracht gezogen wird (unterschiedliche Wellenlängen von Laserlicht und unterschiedliche Arten von Partikeln haben unterschiedliche Eigenschaften). Es wird jedoch nicht in dem Sinne brennen , wie Sie wahrscheinlich denken - die Menge und vor allem die Konzentration der beteiligten Energie reichen aus, um Teile der Hülle in Plasma zu verwandeln . Das ist das Prinzip der Laserablation . Plasma ist viel weniger dicht als feste Materie, zB Hüllenplatten. Infolgedessen dehnt es sich heftig aus, wenn es die Phasen ändert. Mit anderen Worten, es explodiert.

Ein interessanter Nebeneffekt ist, dass, wenn die Explosion zu klein ist, um das Schiff einfach auseinanderzureißen, das Schiff dazu neigt, die Kraft nach außen zu lenken. Das Plasma wird vom Schiff weggeschleudert, und als Folge wird das Schiff vom Plasma weggeschleudert – was es so aussehen lässt, als würden Laserangriffe das Schiff physisch herumschleudern.

Selbst Druckkammern explodieren nicht so heftig, habe ich recht?

Aus eigenem Antrieb können sie das nicht. Die Druckentlastung ist im Allgemeinen nicht so dramatisch wie in Filmen gezeigt. Diese Art von Vorfällen (wenn sie nicht aus ganzem Stoff bestehen) beruhen in der Regel auf Flugzeugen, die Schäden am Rumpf erleiden, die tatsächlich dramatisch auseinander reißen können - aber das liegt daran, dass Flugzeuge in Windgeschwindigkeiten von 500 Meilen pro Stunde fliegen. Raumfahrzeuge tun offensichtlich nichts dergleichen, und der atmosphärische Druck im Inneren reicht nicht aus, um großen Schaden anzurichten.

Wenn es jedoch einer Energiewaffe gelingt, durch die Hülle zu schlagen, verwandelt sie die Luft im Inneren genauso schnell in Plasma wie die Hülle (sogar noch schneller, da sie auf dem Weg ein paar endotherme Schritte überspringen kann) und zerstört die Schiff von innen. Und wie AlexP in Kommentaren betont, besteht immer die Möglichkeit, Sekundärexplosionen von Quellen wie Treibstoff, Waffen oder flüchtigen Teilen des Lebenserhaltungssystems auszulösen.

Kann ein energiebasiertes Projektil viele Schichten der Struktur durchdringen und den Motor in die Luft jagen, ohne das Bier-Lambert-Gesetz zu beachten?

Sehen Sie sich dieses Video an , das die Wirkung eines Laserpulses auf ein Tröpfchen zeigt.

Sie werden sehen, dass der Laser zuerst einen Teil des Tröpfchens verdampft/zerstäubt, wie Sie im Rahmen unten sehen können

dann verformt die resultierende Schockwelle das Tröpfchen tatsächlich zu etwas, das wie ein Pfannkuchen aussieht, wie Sie im Rahmen unten sehen können

Wenn der Strahl in der richtigen Wellenlänge energiereich genug ist und seine Dynamik kürzer ist als die Dynamik des Zielschiffs, ist es plausibel, dass die Explosion auf dramatische Weise erfolgt. Das Video zeigt wieder ein gutes Beispiel für ein solches Verhalten.

Ein Laserpuls ist nichts anderes als gebündeltes Licht, das enorm viel Energie trägt. Trifft dieser Lichtstrahl auf den Rumpf eines Schiffes, wird die Energie auf das Material des Rumpfes übertragen (oder durchdringt es, abhängig von der Wellenlänge und dem Material), das dann verdampft und in Plasma umgewandelt wird. Dieses Plasma breitet sich mit unglaublicher Geschwindigkeit aus, einer Explosion nicht unähnlich, und beschädigt andere Teile des Schiffes und den Rumpf. Der Gesamteffekt wäre ähnlich einem Bombardement mit HE-Granaten (HighExposive).

Außerdem geht nicht jedes bisschen der übertragenen Energie in das Plasma, eine gewisse Menge verbleibt als Wärme auf dem Schiff. In einer realistischen Umgebung ist die Wärmeableitung ein wichtiges Anliegen für ein Raumschiff, und wenn der Wärmezufluss größer ist als der Wärmeabfluss … nun, ich hoffe, Sie mögen Saunen.

Würde die Oberfläche des Raumschiffs nicht die gesamte Energie des Pulses absorbieren und verbrennen?

Hinweis: Ich verwende Wärme als Beispiel für Energie. Ähnliche Erklärungen gibt es für andere Energiearten, aber Wärme ist am einfachsten zu verstehen.

Wenn ich einen Flammenwerfer auf Ihre Haustür abfeuere, wird Ihr Haus dann die Wärme verteilen und absorbieren? Oder geht die Tür zuerst kaputt?

Wärme kann in einem bestimmten Material nur mit einer bestimmten Geschwindigkeit abgeführt werden. Wenn Sie mehr Wärme anwenden, als abgeführt werden kann, erwärmt sich der Bereich, dem Sie die Wärme zuführen, erheblich stärker als die anderen Teile.

Kann ein energiebasiertes Projektil viele Schichten der Struktur durchdringen und den Motor in die Luft jagen, ohne das Bier-Lambert-Gesetz zu beachten?

Angenommen, Ihr Laser liefert mehr Wärme, als der Schiffsrumpf abführen kann, wird er den Aufprallpunkt erhitzen. Für Scifi können Sie davon ausgehen, dass Laser eine enorme Energiemenge sind, mit der kein gewöhnliches Material umgehen kann. Das macht am meisten Sinn:

• Wenn ein gewöhnliches Material damit umgehen könnte, wäre die Laserwaffe keine gute Waffe.
• Wenn Hüllen im Allgemeinen damit umgehen könnten, hätte niemand jemals Schildtechnologie entwickeln müssen.

Die Hülle schmilzt, es entsteht ein Loch, und Ihr Laser schießt nun durch das Loch und trifft das nächste Objekt auf seinem Weg. Dasselbe passiert immer wieder, bis nichts mehr den Weg des Lasers blockiert.

• Vielleicht geschah das, weil es ein klares Durch-und-Durch war. Das würde das Schiff nicht in die Luft jagen, aber es wäre natürlich immer noch ein schwerer Hüllenbruch.
• Andernfalls haben Sie möglicherweise eine kritische Komponente des Schiffes getroffen, wodurch das Schiff in Stücke explodiert ist, wodurch alles andere "entfernt" wird, das Ihr Laser treffen kann. Vielleicht ist die Explosion lokalisiert und bricht das Schiff nur in zwei Teile, oder vielleicht bläst sie nur ein riesiges Loch in den Rumpf, oder vielleicht breitet sich die Explosion durch den gesamten Rumpf aus.

Aus gängigem Scifi-Material, in diesem Fall hauptsächlich aus Star Trek, schöpfend, sind Schiffe in der Lage, auf bestimmte Teile ihres Feindes (die Triebwerke, den Schildgenerator) abzuzielen. Wahrscheinlich, weil sie anatomische Kenntnisse über den Schiffstyp ihres Feindes haben.

Das bedeutet, dass Sie Ihren Laser absichtlich so ausrichten könnten, dass Sie wissen , dass er auf eine flüchtige oder explosive Komponente (z. B. einen Fusionsreaktor) treffen wird. Dies kann eine Erklärung dafür sein, warum Tötungsschüsse das feindliche Schiff immer in die Luft jagen, anstatt es zu deaktivieren.

Selbst Druckkammern explodieren nicht so heftig, habe ich recht?

Eine Druckraumdekompression unterscheidet sich nicht von einer Ballonentleerung. Bestenfalls wird der Wasserdampf in der Luft sichtbar sein, da der Weltraum viel kälter ist und die Feuchtigkeit gefrieren kann. Aber sonst wird nicht viel passieren.

Fast alle Raumschiffe haben riesige Energievorräte an Bord. Militärschiffe haben natürlich eine Reihe von Verordnungen, selbst zivile Schiffe haben jedwede Leistung ihres Antriebssystems.

Hits, die ein solches System finden, sorgen für einen großen Kaboom. Treffer, die ein solches System nicht finden, haben praktisch keine äußerlich sichtbare Manifestation - der Zweck einer Waffe besteht darin, das Innere zu beschädigen, nicht die Hülle. Sie möchten mit einem möglichst kleinen Loch durch die Hülle schlagen und Ihre Energie nach innen abgeben. Die Leistung des Schiffes kann durch den Treffer beeinträchtigt werden, aber es würde eine sorgfältige externe Untersuchung erfordern, um den Schaden zu finden. (Intern ist eine andere Sache, Sie könnten böse Schäden haben.)

Eine Möglichkeit, wie es passieren könnte, ist Thermoschock . Die Außenhülle des Schiffes dürfte sehr kalt sein, da sie in direktem Kontakt mit dem Weltraum steht. Ein Laser oder Maser wäre sehr heiß. Dieser Temperaturunterschied könnte zu katastrophalen Ausfällen der Wirkungsabschnitte führen. Plasmabasierte Waffen würden ebenfalls einen ähnlichen Effekt haben. Der "Schweizer Käse"-Effekt ist nicht das einzig mögliche Ergebnis.

Sie haben absolut recht. Gezielte Energiestrahlen sind für die Weltraum-Militäroper ebenso eine Pleite wie „Energieschilde“. Bei allen Tests von Waffen mit gerichtetem Energiestrahl war das Beste, was die US-Armee getan hat, Löcher in das Ziel zu bohren. Es gibt einfach nicht genug Energie in einem gerichteten Energiestrahl, um großen Schaden anzurichten. Sicherlich nicht genug, um ein Weltraumschlachtschiff vollständig zu zerstören. Wie die Verwendung eines Laserpointers, um eine Drohne zu „zerstören“.

Und es würde keine Notwendigkeit für Schilde geben. Beschichtungen und andere derartige Abdeckungen auf Raumschiffen wären viel effektiver und auch passiv. „Wir haben die Energie der Schilde verloren, Kapitän!“ schneidet es einfach nicht in der Kriegsführung. Aber spezielle reflektierende Beschichtungen, Materialien mit supereffizienten Wärmeübertragungsfähigkeiten, speziell gehärtete Beschichtungen gegen Strahlung (zB Blei) leiden nicht unter Leistungsverlust und wären viel effektiver, wodurch gerichtete Energiestrahlen ziemlich nutzlos würden. „Abschirmungen“ wären bestenfalls Oberflächenladungen auf der Außenhaut, ähnlich einer elektrostatischen Oberflächenladung.

Kinetische Waffen werden immer gewinnen. Weniger dramatisch, aber effektiver.

Warum bestehen Science-Fiction-Autoren darauf, sie zu verwenden?

Vielleicht wegen des sehr falschen Glaubens, dass explodierende Schlagwaffen im Weltraum nicht funktionieren. Die explosiven Gase und Materialien der Explosion verschwinden nicht einfach, sie setzen sich in einer Energiewelle fort, die der ursprünglichen Energie der Explosion entspricht. „Splitter“, wenn Sie so wollen.

Und vielleicht wegen der Probleme beim Zielen von Projektilwaffen. Der Weltraum ist riesig, und so müssten die kämpfenden Raumschiffe sehr nahe beieinander sein, damit Ausweichmanöver nicht effektiv sind. Eine Lichtgeschwindigkeitswaffe ist immer viel dramatischer und unmittelbarer als die Langsamkeit von Weltraumraketen. Stellen Sie sich vor, wie langweilig es wäre, wenn die Antagonisten fünfzehn, zwanzig Minuten warten müssten, bis die Raketen ihr Ziel erreichen, das natürlich nicht mehr da wäre? »Raketenrohre drei, vier und fünf abfeuern! Jetzt mach eine Kaffeepause und warte ab, was passiert!' erzeugt einfach nicht viel Spannung. Doch selbst gerichtete Energiestrahlen brauchen Zeit, um astronomische Entfernungen zu überwinden.

Oder genauer gesagt, eine „Weltraum-Militäroper“ wäre ohne riesige Schlachtschiffe und noch größere Explosionen nicht sehr unterhaltsam. Die Geschichten sind für uns Erdlinge geschrieben, die den Weltraumkrieg als einfach in den Weltraum übersetzten Seekrieg betrachten. Riesige Schlachtschiffe stehen sich gegenüber. Aber es ist eher wie ein Luftkrieg. Es gibt keinen Vorteil gegenüber riesigen „Schlachtschiff“-Kampfflugzeugen. Kleiner und wendiger ist besser als riesige, unbeholfene und leicht zielgerichtete Zeppeline.

Aber mein Fokus liegt auf dem einfachen Punkt, dass Weltraummilitäropern-Science-Fiction-Autoren im Allgemeinen einfach nicht kreativ genug (faul?) sind, um an etwas anderes als die „gleichen alten gleichen alten“ gerichteten Energiestrahlwaffen zu denken. Die Leser akzeptieren es, die Autoren müssen ihre Werke schnell produzieren, und so greifen sie auf die gleichen altbewährten Meme zurück. Sie müssen nicht kreativ sein, wenn Sie Ihre Geschichte mit Megaexplosionen, ausgefallenen Energiestrahlen, undurchdringlichen Schilden und riesigen Schiffen füllen können, die mit dem Verlust aller Leben explodieren, und das Buch wird sich verkaufen.

Aber die Wahrheit ist, dass ein echter „Weltraumkrieg“, wenn er jemals stattfindet, langweilig, langsam, schwerfällig und zu 99,99999 % ereignislos sein wird. Nicht wirklich das Zeug, das eine gute, hochspannende, actiongeladene Romanze ausmacht.

Die Sci-Fi-Weltraumopernkriegsführung wird also weiterhin aus Energiestrahlen und „Schilden hoch“ und riesigen Schlachtschiffen bestehen, die im Weltraum explodieren, wobei die Realitätshand wegwinkt.

Nukleares Zeug

Die Energiewaffe selbst geht direkt durch das Schiff, ohne Schwung zu verleihen. Aber die ganze Materie auf dem Weg wird in neue und aufregende Formen von Plasma und Strahlung umgewandelt, die sich nach außen ausdehnt und das ist die resultierende Explosion. Wir sprechen von einer Spaltungs-/Fusionsreaktion, aber nicht von einer sich selbst erhaltenden.

Würde die Oberfläche des Raumschiffs nicht die gesamte Energie des Pulses absorbieren und verbrennen?

Ich würde mir vorstellen, dass ein Strahl, der schwach genug ist, um vom Schiff absorbiert zu werden, wahrscheinlich nicht stark genug ist, um das nukleare Zeug oben zu erledigen. Und ein Strahl, der stark genug ist, würde wahrscheinlich direkt hindurchgehen und effektiv die meiste Energie verschwenden. Das macht die Waffe enorm ineffizient, was das eigentliche Problem bei Strahlenwaffen ist.

Kann ein energiebasiertes Projektil viele Schichten der Struktur durchdringen und den Motor in die Luft jagen, ohne das Bier-Lambert-Gesetz zu beachten?

Alles, was das Beer-Lambert-Gesetz besagt, ist, dass der Balken den ersten paar Schichten mindestens so viel direkten Schaden zufügt wie dem Motor selbst. Sie können keinen Strahl entwerfen, der durch mehrere Schichten von Schotten schlägt und dann im Cockpit explodiert. Aber wir könnten immer noch den Motor selbst zur Detonation bringen, indem wir ihn (und alles dazwischen) hart genug treffen.

Dies wirft ein größeres Problem auf : Vermutlich ist dieser Motor nuklear und daher so konstruiert, dass er einem Zerbrechen durch die nuklearen Kräfte in ihm widersteht. Es könnte also schwierig sein, es mit einer nuklearbasierten Waffe von außen zu zerstören. Es wäre wahrscheinlich einfacher, es so hart zu machen, dass es nicht mehr funktioniert, aber nicht explodiert.