"Speed ​​Bumps" als tödliche Falle im Raumschiffkampf

Ausweg im linken Feld, Antwort Nummer zwei.

Bisher beziehen sich die meisten Antworten auf etwas, in das das Schiff "einfährt".

Stattdessen eine klebrige Lösung . Wie wäre es mit Magneten?

Jedes Schiff erzeugt ein EM-Feld um sich herum. Dieses EM-Feld bewegt sich mit extrem hohen Geschwindigkeiten. Also, füttere die Gegend mit einer Gadzillion Kugellager. Wenn ein Schiff mit einem hohen EM-Feld durchfährt, werden in diesen Kugellagern Wirbelströme induziert. Diese Wirbelströme sind proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit eines Induktors in einem Feld – also sehr stark bei Raumschiffgeschwindigkeit.

Diese Wirbelströme erzeugen ein sehr großes Magnetfeld um die Stahlkugeln, die wiederum vom Schiffsrumpf oder tatsächlich vom EM-Feld um das Schiff selbst angezogen werden. ( Lenz'sches Gesetz - ein induziertes Magnetfeld wirkt dem Feld entgegen, das es erzeugt hat). Das Schiff muss die Kugellager nicht SCHLAGEN, sie werden vom Schiff angezogen (beschleunigen von selbst) und all diese Energie wird von der Vorwärtsbewegung des Schiffes abgezogen. Wie bei den elektrischen Bremsen eines Elektroautos wird der Motor in einen Generator umgewandelt und die Energie an die Batterie zurückgeführt).

Es würde aufgrund von drei Faktoren einen plötzlichen Verzögerungsruck im Zielraumschiff geben. Eines davon ist, dass das Schiff tatsächlich auf ein Streukugellager trifft, aber ich bin sicher, dass der ablative Schild dem standhalten könnte. Zweitens wird die Masse der Kugellager magnetisch und wahrscheinlich zerstörungsfrei am Schiff befestigt, erhöht dessen Masse und senkt somit die Geschwindigkeit. Aber drittens das induzierte Gegen-EMF-Feld, das der Bewegung entgegenwirkt, die es überhaupt erst erzeugt hat. Diese Kraft wäre angesichts der beteiligten Geschwindigkeiten die stärkste Kraft und nicht von der Masse der Kugellager abhängig.

Natürlich könnte das Zielschiff dies vermeiden, indem es alle Quellen elektromagnetischer Strahlung abschaltet, aber dies würde möglicherweise alle Navigation und Sensoren abschalten. Außerdem vermute ich, dass sogar ein Schiff, das durch Hintergrundstrahlung fährt, ein induziertes EM-Feld um sich herum erzeugen würde. Eine Alternative wäre jedoch, dass die Kugellager etwas intelligenter sind. Beim Erkennen eines sich nähernden Schiffes würden sie ihr eigenes EM-Feld erzeugen. Sie würden nicht nur voneinander angezogen werden, sondern gemeinsam von dem sich nähernden Schiff. Der Effekt wäre, als würde man das sich nähernde Schiff in ein magnetisches Fischernetz einschließen.

Abgesehen von einer defensiven Bewegung eines auf der Lauer liegenden Schiffes würde dies eine wirksame Maßnahme zur Geschwindigkeitsbegrenzung um eine Raumstation herum bewirken. Nur Fahrzeuge, die sich mit sehr geringer Geschwindigkeit relativ zur Station nähern, würden vom System nicht „gebremst“ – eine echte „Bremsschwelle“, deren Zweck darin besteht, den Fahrer zu verlangsamen.

Beispiel bearbeiten

Hier ist ein Beispiel dafür, wie elektrische Induktionsbremsen verwendet werden, um beispielsweise Züge und Achterbahnen anzuhalten.

Eine Wirbelstrombremse, auch bekannt als Induktionsbremse, elektrische Bremse oder elektrischer Retarder, ist eine Vorrichtung, die verwendet wird, um ein sich bewegendes Objekt zu verlangsamen oder anzuhalten, indem es seine kinetische Energie als Wärme abführt. Im Gegensatz zu Reibungsbremsen, bei denen die Widerstandskraft, die das sich bewegende Objekt stoppt, durch Reibung zwischen zwei zusammengepressten Oberflächen bereitgestellt wird, ist die Widerstandskraft in einer Wirbelstrombremse eine elektromagnetische Kraft zwischen einem Magneten und einem nahe gelegenen leitfähigen Objekt in relativer Bewegung aufgrund von Wirbeln durch elektromagnetische Induktion im Leiter induzierte Ströme.

BEARBEITEN Denkanstöße zum Thema „Klebrigkeit“

Wasser, oder tatsächlich die meisten Flüssigkeiten, können im Weltraum nicht existieren. Mit dem fast null (atmosphärischen? nicht-atmosphärischen?) Umgebungsdruck verdampfen die Moleküle fast jeder Flüssigkeit im Weltraum fast sofort. Aber es kocht ab, nicht in einzelnen Molekülen, sondern in „Klumpen“ von Molekülen. Wenn die Klumpen oder Partikel sehr klein werden, „frieren“ sie jetzt (verwandeln sich in einen Feststoff) – sie haben so viel Energie beim Aufbrechen der molekularen Bindungen beim „umgekehrten Sieden“ verloren (Sieden nicht, weil externe zusätzliche Energie hinzugefügt wird, aber sieden, weil der Druck gesenkt wird, so dass die vorhandene Energie ein Sieden verursacht), dass sie sich nun zu einem sehr feinen Kristallnebel verfestigen .

In diesem Fall wäre jedoch die Eigenschaft einer Flüssigkeit nützlich - Flüssigkeiten sind verformbar (nass) und können sich beim Aufprall um ein Objekt wickeln. Dies ist eine „klebrige“ Eigenschaft von Flüssigkeiten. Sie "gießen" sich über ein Objekt und bedecken es, ohne unbedingt mit hoher Geschwindigkeit auf das Objekt "aufzuschlagen" (erster Kontakt wäre ein Aufprall, aber wenn die verbleibende Flüssigkeit das Objekt umgibt, kein katastrophaler Aufprall). Allerdings wird dafür Energie benötigt – Energie, die der Geschwindigkeit des Objekts entnommen wird.

Wie kann man also die molekulare Bindung einer Flüssigkeit durch eine andere „flüssigkeitsartige“, aber nicht molekulare Bindung ersetzen? Ja, natürlich, Elektromagnetismus. Ohne Stromfluss gibt es keine magnetische Anziehung. Alle Kugellager bleiben zueinander in einer unzusammenhängenden Wolke „in Ruhe“. (Irgendwann würde die Schwerkraft sie natürlich zusammenklumpen.) Aber sobald Wirbelströme in den Kugellagern induziert werden, erzeugen die Wirbelströme ein Magnetfeld, und die Teilchen ziehen sich nun an. Einer folgt dem anderen in einer fließenden Bewegung. Selbst wenn sie sich verbinden, wirken sie aufgrund ihrer Rundheit immer noch wie eine „Flüssigkeit“. Sie können sich übereinander bewegen. Somit können sie ein anderes Objekt umgeben, ohne es gewaltsam zu treffen.

Aber hier ist das Ding. Das Induzieren eines Stroms in diesen Kugellagern erfordert Energie. Je stärker der induzierte Strom ist, desto mehr Energie wird „aufgewendet“. Diese Energie stammt aus dem Vorwärtsimpuls des induzierenden Objekts. Doch je schneller sich die Kugellager im Feld bewegen, desto stärker werden die Wirbelströme. Hier ist eine gute Einführung in induzierte Wirbelströme und Energieumwandlung. Sie sind, wie gesagt, so stark, dass in den Rädern eines Zuges induzierte Wirbelströme den Zug zum Stehen bringen können.

Um zu verdeutlichen, warum ich denke, dass es um ein Raumschiff ein EM-Feld geben würde, wurden sie als „Schild“ vorgeschlagen , um das Schiff vor kosmischer Strahlung und dergleichen zu schützen. EM-Felder könnten in Zukunft möglicherweise Standardkost für Raumschiffe sein.

TL:DR

Zur Verdeutlichung: Die Idee der Verwendung induzierter elektromagnetischer Felder in Kugellagern besteht nicht darin, die Aufprallenergie eines „stationären“ Kugellagers auf einem sich bewegenden Raumschiff zu verwenden, um einen destruktiven Impulsverlust des Schiffes zu verursachen, sondern den Impuls von das Raumschiff ein Magnetfeld in einem feststehenden Kugellager zu induzieren, wodurch das Kugellager stoßfrei auf die Geschwindigkeit des Raumschiffs beschleunigt . Es ist diese Beschleunigung der Kugellager, die teilweise den Luftwiderstand des Schiffes erzeugt, was zu einer Verlangsamung führt, nicht zu einem zerstörerischen direkten Aufprall.

Ein weiterer Faktor für den Verlust des Vorwärtsimpulses im Schiff ist der Energieverlust, der durch den induzierten (Kurzschluss-)Stromfluss in den Kugellagern in Wärme umgewandelt wird. Je größer der induzierte Stromfluss in den Kugellagern ist, desto mehr Wärme wird erzeugt, desto mehr Energie wird der Vorwärtsbewegung des Schiffes entnommen.

Die induzierten Wirbelströme in den Kugellagern entstehen in erster Linie durch die Vorwärtsbewegung des EM-Feldes um das Schiff relativ zu den stationären Kugellagern.

Ich mag eine Szene aus dem Film „Jagd auf den Roten Oktober“.

Können Sie eine Interkontinentalrakete horizontal starten?

Sicher! Warum würden Sie wollen?

Daraus lernen wir , dass es nicht nur um die Verzögerung geht, sondern um die Zeit, in der ein Körper der Verzögerung ausgesetzt ist. Wir brauchen also entweder viel Beschleunigung für kurze Zeit oder wenig Beschleunigung für lange Zeit. Wenn wir also einige Durchschnittswerte annehmen und ein wenig raten, benötigen wir entweder 5G für 60 Sekunden oder 50G für eine Sekunde.

Referenzszenario:

• Ihr Schiff und mein Schiff sind unzerstörbar.

• Laut Wikipedia hat ein voll beladener Flugzeugträger der Nimitz-Klasse eine Masse von etwa 91,8 Millionen kg. Wenn Sie wirklich darüber nachdenken, was nötig wäre, um ein Schiff und Fracht/Waffen durch den Weltraum zu bewegen, denke ich, dass dies ein großartiger Ausgangspunkt ist. Also beträgt die Masse beider Schiffe (zur bequemen Berechnung) 10 ⁸ kg.

• Wir sind sub-light. Nehmen wir 0,1c oder etwa 30.000.000 m/s an. Das Zielschiff gleitet mit dieser Geschwindigkeit. Also, kinetische Energie =$\frac{1}{2}mV^2$oder$45e^{21}$Joule.

• Mein Schiff ist bereits Nase an Nase mit Ihrem Schiff. Und ich schalte meine Motoren ein, um 60 Sekunden lang mit 5 G zu beschleunigen. Alle sind tot, aber ignorieren wir das für einen Moment.

Also habe ich gerade 16 Milliarden Newton Kraft für 60 Sekunden für 960 Gigawatt Leistung angewendet. Sie müssen so viel Kraft in Reibung mit, ich nehme an, einem Mittel (wie Sand) erzeugen, das Sie mit sich tragen. Hier sind deine Probleme:

1. Wir begannen mit einer Gegenmasse, die der entgegenkommenden Masse gleich war. Wenn Sie eine verfügbare Masse verwenden (dh Sie wollen die Begegnung überleben), müssen Sie entweder so viel Masse mitbringen (das ist Ihr 10 8 kg Schiff, das eine 10 8 Schnecke mit sich ^zieht ) ^oder Sie müssen Sie in die entgegengesetzte Richtung mit einer höheren Geschwindigkeit als die Ihres Gegners fahren (wie viel höher, hängt davon ab, wie viel Masse Sie mit sich ziehen können). Da die kinetische Energie mit dem Quadrat der Geschwindigkeit skaliert, können Sie 25 % der Masse transportieren, wenn Sie sich mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit (insgesamt 2X Delta-V) gegen Ihren Gegner bewegen können. Aber das bedeutet, dass Sie sich bei 0,2 c bewegen (in meinem Beispiel).

2. Erinnerst du dich an unsere Bedingung, dass die Schiffe unzerstörbar sind? Der Autor Larry Niven umging einige unangenehme Realitäten in seinen Geschichten, indem er erklärte, dass die Hüllen von General Products unzerstörbar seien ("ein künstlich erzeugtes Riesenmolekül mit künstlich verstärkten interatomaren Bindungen"), wodurch die Hülle "jeder Art von Aufprall und Hitze widerstehen" könne in Hunderttausenden von Grad." CF Flatlander ). Wenn das für Sie in Ordnung ist, ist es für mich in Ordnung, aber wenn Ihre Schiffe zerstörbar sind, dann wäre eine 5G-Verzögerung für 60 Sekunden verheerend. Denken Sie daran, dass das hintere Ende des Schiffs langsamer abbremsen möchte als das vordere Ende. Das ist der Grund, warum Autos, die gegen Wände prallen, wie zerdrückte Bierdosen aussehen.

3. Reibung verursacht unter anderem Wärme. Ein Teil der kinetischen Energie, die durch das Abbremsen verloren geht, wird dazu verwendet, die Masse wegzudrücken, die Ihnen im Weg steht. Aber ein Teil davon wird in Wärme umgewandelt. Viel Hitze.

Nun, um fair zu sein, Kampfjets, die 9G-Drehungen ausführen können, brennen nicht wie eine alte Blitzlampe durch – aber sie halten 9G auch nicht 60 Sekunden lang aufrecht. Trotzdem würde man hoffen, dass die Ausgaben Nr. 2 und Nr. 3 Teil des Designprozesses für das Schiff waren.

Übrigens gibt es keinen großen Unterschied bei der zweiten Verzögerungsgeschwindigkeit (50 G für 1 Sekunde). Es ist ungefähr die gleiche Kraft. Der größte Unterschied besteht darin, wie viel Sie benötigen, um die Masse zu verteilen (entlang einer Strecke von 1,8 Millionen km oder 30.000 km).

Das eigentliche Problem ist also Ausgabe Nr. 1

Kannst du ein Schiff durch Reibung so verlangsamen, dass nur die Besatzung stirbt? Ja. Ist es praktisch? NEIN.

• Sie müssen entweder eine Masse transportieren, die der Masse des Zielschiffs entspricht, oder wesentlich schneller reisen als das Zielschiff. Es ist ein Kompromiss.

• Bei Low-A sind Sie gezwungen, sich auf die Reaktionszeit Ihres Gegners zu verlassen. In meinem Beispiel sind 60 Sekunden eine lange Zeit und Ihr Gegner kann „hochziehen“ und das Trümmerfeld verlassen. Wenn Sie genügend Trümmer mitbringen, um dies zu verhindern, erhöhen Sie die Menge an Masse, die Sie transportieren, erheblich.

• Bei High-A sind Sie gezwungen, sich auf ein wirklich genaues Timing zu verlassen, um die Last fallen zu lassen. Sie bekommen einen Schuss, dann drehen Sie sich einen Monat um (und müssen eine weitere Ladung Sand aufheben).

Eine Sache noch...

Bevor wir gehen, beachten Sie, dass es zwei Möglichkeiten gibt, dies zu betrachten. Einer ist der Piratenhinterhalt, bei dem sie zufällig das Zielschiff sehen und handeln, um es zu holen. Das ist angesichts der Größe des Raums und der damit verbundenen Geschwindigkeiten unwahrscheinlich. Der andere ist der geplante Angriff, bei dem Sie den Weg Ihres Feindes vor dem Angriff kennen und eine Falle stellen können.

Warum erwähne ich das? Denn die Friktionsidee ist eine einmalige Lösung. Du bekommst eine Chance. Dann haben Sie kein abrasives Material mehr (oder Sie ziehen so viel, dass Sie ein großer, langsamer Wal sind, der leicht zu beschleunigen oder wirklich leicht mit Raketen zu bewerfen ist). Es stellt sich auch die Frage, wie weit (zeitlich) voraus Sie ein ankommendes Schiff erkennen können? Viel hässlich in dieser Situation.

Aber als geplanter Angriff, bei dem der Weg des Ziels bekannt ist ... dann haben Sie die Zeit, das Schleifmittel zu verteilen - und je länger das Feld, desto besser, da es schwieriger wäre (geringere Masse pro Kubikmeter) zu erkennen ( theoretisch gibt es hier einige Argumente zu machen). Das ist die Titanic-trifft-den-Eisberg-Lösung. Und in diesem Fall denke ich, dass es eine coole Geschichte/Weltidee ist.

Ihnen etwas in den Weg zu werfen, würde ein größeres Problem darstellen, weil sie etwas mit so hohen Geschwindigkeiten treffen, als durch Verlangsamung, obwohl die Verlangsamung selbst.

Die Verwendung von Wasser als solche Gefahr wurde von Schriftstellern wie Larry Niven und David Brin als Handlungsinstrument ausgenutzt. (Aufgrund seiner offensichtlichen Unschädlichkeit und seiner Leichtigkeit des Transports in dichter Form und des Ausspritzens bei Bedarf.)

Um tatsächlich nur Verzögerungsschaden zu bekommen, müssten Sie die Gefahr so ​​weit aus dem Weg räumen, dass sie sie erkennen können, aber nur so weit, dass ihre Möglichkeiten, sie zu vermeiden, auf hartes Verzögern beschränkt sind.

TL;DR Du musst ein Schiff mit 17 km/s in 0,035 knapp 35 Sekunden zum Stillstand bringen, um die Besatzung zu töten.

Die meisten Raumschiffe sind eigentlich ziemlich zerbrechlich, und es könnte sehr schlimm sein, gegen etwas zu stoßen. Eine Google-Suche zeigt, dass die Mindestdicke der ISS 4,8 mm beträgt, was wahrscheinlich nicht die beste Antwort ist. Selbst wenn Sie diese Verzögerungstechnologie hätten, wäre es wahrscheinlich viel einfacher, sie mit einer Nadel zu stechen und die Luft abzulassen, die gesamte Besatzung im Inneren zu töten und die Ladung ein wenig kalt, aber größtenteils in Ordnung zu lassen.

Auf jeden Fall KÖNNTE eine starke Verzögerung funktionieren, aber es müsste eine ziemlich schnelle Verzögerung sein. Wenn Ihr Zielschiff zu schnell fährt, könnte es am Ende zerstört werden und dann ist Ihre Geschwindigkeitsbegrenzung sinnlos, weil Sie die Fracht nicht erobern können. Sie sagen, Sie wollen, dass es die feindliche Besatzung außer Gefecht setzt, was ich als „tot, bewusstlos oder kampfunfähig“ interpretiere, aber das bin nur ich. Eine Sache, auf die Sie stoßen könnten, ist, dass Sie sie wirklich schnell stoppen müssen. Autounfälle und Beschleunigungsrennen haben eine starke Verzögerung, und die Menschen sind die meiste Zeit am Leben, und meistens bei Beschleunigungsrennen sind die Menschen relativ schnell auf den Beinen. Aber dies ist WELTRAUM, es gibt keine Schwerkraft, also können sie selbst mit gebrochenen Beinen ein Gewehr greifen und sich an einer Wand festhalten. Um ein wirksames Stoppschild zu haben, müssen sie ausgeschaltet oder tot sein.

Aber nehmen wir an, das Schiff ist immun gegen Bruch, dann müssen wir es schnell stoppen. Wenn wir davon ausgehen, dass Ihr Fahrzeug die gleiche Geschwindigkeit wie die Voyager hat, dann fährt es 17 km/s oder knapp über 38.000 mph. Das ist viel schneller, als ein Auto jemals fahren könnte, sodass Sie den Punkt, an dem Sie ohnmächtig werden oder sterben, nicht genau testen können. Die meisten gs, die jemand zuvor genommen hat, waren etwa 42 gs, aber Ihre Crew ist wahrscheinlich dafür ausgebildet, sodass wir auf 50 gs aufrunden können. Mal sehen, wie schnell wir anhalten müssen, um auf 50 g zu kommen!

Also lasst uns von 50 g rückwärts arbeiten. Ich werde metrisch verwenden, also multiplizieren wir mit 9,8 m/s, um 490 m/s als Verzögerung zu erhalten, die wir benötigen. Jetzt brauchen wir eine Startgeschwindigkeit, eine Endgeschwindigkeit und die Zeit, die zum Verlangsamen benötigt wird. Wie bereits gesagt, verwende ich 17 km/s für die Anfangsgeschwindigkeit und für die Endgeschwindigkeit verwende ich 0 km/s, damit wir es vollständig zum Stillstand bringen. Zeit ist die Variable, die wir ändern werden, bis wir das gewünschte Ergebnis erhalten. Nachdem ich einige Berechnungen angestellt hatte, betrug die Zeit etwa 0,035 knapp unter 35 Sekunden, um eine Verzögerung von 490 m / s zu erreichen. Wie Sie es stoppen, liegt bei Ihnen. So lange müssen Sie es stoppen, wenn Sie möchten, dass die Besatzung außer Gefecht gesetzt wird.

Ich weiß, dass dies eine Art halbe Antwort ist, aber mein Wissen darüber, WIE es gestoppt werden würde, ist nicht vorhanden, und ich habe nur das meiste von diesem Zeug hier gegoogelt. Sie sollten dies wahrscheinlich selbst überprüfen, falls ich etwas falsch gemacht habe, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass dies richtig ist.

Ich werde darauf hinweisen – weil es sonst niemand erwähnt hat – dass ein herkömmlicher „Speed ​​Bump“ ein Auto überhaupt nicht verlangsamt. Eine Geschwindigkeitsbegrenzung führt zu einer äußerst unangenehmen vertikalen Bewegung: eine orthogonal zur Fahrtrichtung, aber proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit. Autos verzögern, weil die Fahrer diesen Ruck vermeiden wollen, nicht weil die Bremsschwelle das Auto selbst verlangsamt. Man kann mit 100 km/h über eine Bremsschwelle fahren, wenn man will, und es wird das Auto nicht verlangsamen; Es wird das Auto nur wie ein Bronco buckeln lassen und den Passagieren für ein oder zwei Sekunden einen Vorgeschmack auf den freien Fall geben, bevor das vordere Ende herunterstürzt.

In Anbetracht dessen könnte es klüger sein, einen präzisen orthogonalen Stoß in Betracht zu ziehen – eine Art Weltraum-PIT-Manöver –, der entweder dazu bestimmt ist, das Fahrzeug in eine Drehung zu versetzen (auf den Kopf oder das Heck gerichteter Stoß) oder es stark seitwärts zu stoßen (gezielter Stoß Massezentrum). Dies könnte mit Wasser- oder Gasstrahlen erfolgen, möglicherweise mit einem Magnetfeld, aber der Punkt wäre, den Piloten zu zwingen, abzubremsen, sobald er die „Beule“ wahrnimmt, um die Kontrolle über das Fahrzeug zu behalten. Ich bin sicher, jemand anderes kann die Mathematik ausarbeiten; Heute komme ich nicht dazu.

Ja, eine Speed ​​Cloud aus Sand

Haftungsausschluss: Die Beantwortung meiner eigenen Frage zu Referenzzwecken, aber die akzeptierte Antwort ergab ein besseres Setup . Diese Antwort beruht darauf, dass das Raumschiff genügend Hüllenstärke hat, um Treffer von Sandkörnern zu überleben.

Wenn wir davon ausgehen, dass der Sand den Rumpf nicht pulverisiert (indem sichergestellt wird, dass sie sich in einer Wolke und nicht in einem kondensierten Block befinden), haben wir immer noch die Frage, ob die tatsächliche Verzögerung mit einer angemessenen Menge Sand erreicht werden kann. Aus einigen Ressourcen und Inspirationen aus anderen Antworten können wir einige Berechnungen durchführen:

Angenommen, ein ganz normales Space Shuttle bewegt sich mit etwa 15.000 m/s (1/20.000 Lichtgeschwindigkeit) und wiegt 120.000 kg.

Es trifft auf einen 4000 kg schweren Materialblock mit ähnlicher Dichte wie Wasser, sagen wir Sand, der 40 % dichter ist und sich zu einer Wolke ausbreitet. Der Sand wäre sehr einfach zu lagern und passt in einen komprimierten 1,4 x 1,4 x 1,4 m großen Würfel, wenn er nicht verwendet wird.

Wir werfen dies in einen Impulserhaltungsrechner :

Der wichtige Punkt, auf den Sie achten müssen, ist das Delta-V für das Raumschiff, das bei 500 m / s sitzt. Aus der von @JBH bereitgestellten Ressource reichen 50 g in einer Sekunde oder 4-6 g in mehr als ein paar Sekunden aus, um die meisten Menschen zu töten. Als Referenz: Autounfälle benötigen Bruchteile einer Millisekunde für die Delta-Geschwindigkeitsänderung für Objekte mit gleichem Gewicht, aber selbst wenn wir davon ausgehen, dass es eine viel, viel längere Dauer von 5 Sekunden dauert, erreichen wir 10 g Verzögerung über 5 Sekunden oder 50 g darüber eine ganze Sekunde, genug, um so ziemlich jeden Menschen zu töten. (Danke @NuclearWang für den Hinweis auf den vorherigen Fehler bei der Berechnung von G).

Im Wesentlichen sollte eine Wolke von der Breite und Höhe des Raumschiffs (6 m), die sich über eine Länge von 0 bis 1 bis 5 Sekunden Reise oder weniger erstreckt (~ 0–15 km–75 km), ausreichen, um die Besatzung außer Gefecht zu setzen.

Wenn wir davon ausgehen, dass ein massives Schiff eine langsame Geschwindigkeit von 15.000 m/s beibehält, werden nicht mehr als 3.400 Kubikmeter Material benötigt, die in einem 14 x 14 x 14 Meter großen Würfel gelagert werden. Es ist ersichtlich, dass die benötigte Sandmenge linear skaliert, da die Impulsübertragung der berücksichtigte Faktor in Delta-v ist.

So reicht eine Kollision mit einer Wolke aus nur wenigen Kubikmetern Sand aus, um die meisten Besatzungsmitglieder von Raumschiffen allein durch Verzögerung zu töten.

Das bedeutet, dass wir durch die Verwendung einer Sandwolke oder einer "Geschwindigkeitswolke" die Zerstörung des Raumfahrzeugs vermeiden könnten, solange der Sand nicht in großen Klumpen vorliegt. Durch die Verwendung einer Wolke erfolgt die Verzögerung entlang der gesamten Vorderseite des ankommenden Raumfahrzeugs. Dies würde das Raumschiff selbst weniger beschädigen, aber immer noch ausreichen, um die Besatzung allein durch die Verzögerungskraft tödlich zu verletzen.

Ich werde in dieser Antwort auf eine Tanget gehen.

Es scheint mir, dass Sie nach einer Art „ Reibung im Raum “ suchen. Das heißt, etwas, das das Schiff verlangsamt, ohne es tatsächlich zu treffen. Wie ein Boot, das durch Wasser fährt, wo das Wasser seine Dichte ändert (z. B. durch Algen), oder ein Auto, das von der Straße auf Sand wechselt. Kein Speedbump (das würde eine plötzliche starke und sehr lokale Änderung der Schwerkraft erfordern), sondern ein Sandfang.

Aber Raum hat keine Reibung.

Abgesehen davon, dass es das tut.

Das Higgs-Feld ist so neu, dass es noch nicht in die Science-Fiction-Literatur eingedrungen ist. Wir wissen einfach nicht genug darüber, also wird es nicht verwendet oder sogar darüber spekuliert. Wir verwenden jedes andere Feld (z. B. EM, Schwerkraft), aber nicht das Higgs-Feld. Dieses Feld wurde als klebriges Feld beschrieben, das allem Trägheit verleiht und überall im gesamten Universum vorhanden ist. Es scheint auch im gesamten Universum eine einheitliche „Dichte“ zu haben. Macht es schwer, in Gang zu kommen, schwer zu stoppen, aber wenn es mit konstanter Geschwindigkeit fährt, bietet es keinen Widerstand. Da es im Grunde nichts gibt, was „absolut keine Geschwindigkeit“ hat, beeinflusst das Higgs-Feld tatsächlich alles, was die Trägheit betrifft, außer dass es seine Wirkung nur auf die Änderung der Geschwindigkeit zeigt .

Also hier ist das Ding. Was passiert, wenn sich entweder das Higgs-Feld oder die Anzahl der Higgs-Bosonen in der Dichte ändert? Es wäre, als würde man versuchen, ein Objekt zu beschleunigen oder abzubremsen. Tatsächlich gehe ich davon aus, dass es eine Beschleunigung oder Verzögerung verursachen würde, wenn sich die Trägheit ändern würde. Wenn irgendwie eine Waffe entwickelt wird, die das Higgs-Feld modifizieren kann, indem zum Beispiel eine große Anzahl von Higgs-Bosonen blockiert wird, dann würde alles, was in diesen veränderten Bereich eintritt, eine dramatische Änderung des „Trägheitswiderstands“ erfahren. Es wäre wie bei einem Auto, das vom Fahren auf der Straße zum Fahren auf Sand wechselt. Das Raumschiff würde eine plötzliche Verzögerung erfahren, ohne tatsächlich etwas zu treffen. Solange das Schiff der Trägheitsänderung durch Trägheitsdämpfung standhalten könnte, wäre es relativ unversehrt. Wenn jedoch die durch die Verzögerung erzeugten g-Kräfte groß genug wären,

Dies ist keine harte Wissenschaft, aber es ist sicherlich spekulative Wissenschaft innerhalb des Bereichs dessen, was über das Higgs-Feld bekannt ist, mit ein bisschen Händewinken.

Ich glaube, du überdenkst das.

Nehmen wir eine einfachere Waffe: Eine weltraumtaugliche „Mine“ – es ist eine Rakete, die nicht versucht, ihr Ziel zu verfolgen, sondern nur versucht, sich in den Weg zu stellen. (Denken Sie an den Torwart im Fußball.) Sie sind im Weltraum verteilt, wenn sie ein feindliches Schiff spüren (oder davon erfahren), das nahe genug vorbeikommen wird, gehen sie nach vorne und bleiben dort, wenn es versucht zu manövrieren.

Die gesamte Verzögerung wird auf einmal geliefert, was den maximalen Schaden für die betroffene Masse erzeugt. Nichts wird verschwendet, wenn es zu weit an der Seite liegt – jede Mine, die zu weit an der Seite liegt, bleibt eine funktionsfähige Mine und kann ein anderes Schiff angreifen oder zu einem späteren Zeitpunkt aufgenommen und bewegt werden. Es wird auch weitaus mehr Rüstungen durchschlagen als jedes der leichten Dinge, an die Sie denken.

Angenommen, Ihr Schiff (120.000 kg bei 15.000 m / s), eine 100-kg-Mine mit einem Durchmesser von einem halben Meter, erhalte ich eine Spitzenverzögerung von 45 GN - für einen winzigen Bruchteil einer Sekunde sehen Sie 38.239 g. Wenn Sie sich in einem Rumpf von General Products befinden, sind Sie sehr, sehr tot. Mit etwas Vernünftigerem wird sich das Schiff biegen, als ob Sie 8 Meter auf die Erde stürzen würden. Kein sicherer Kill, aber die Crew ist zu diesem Zeitpunkt definitiv nicht funktionsfähig. Sie haben auch einen Boom von 2,5 t TNT (aber weitaus zerstörerischer, da die Energie vollständig nach innen gerichtet ist).

Dies wird eine viel effektivere Waffe sein als jede kleine verstreute Materie. Darüber hinaus ist verstreute Materie das Äquivalent zu Torpedos aus dem Zweiten Weltkrieg – besiegt durch Zickzack.

Rahmen-Challenge bearbeiten:

In Kommentaren, die in den Chat verschoben wurden, besteht das OP darauf, dass ein „stationäres“ Objekt die Antwort darauf ist, eine Besatzung zu verkrüppeln, aber das Schiff intakt zu halten. In der Frage wird argumentiert, dass es für ein Schiff nicht astronomisch unmöglich ist, in diese Falle zu geraten, ohne dass es eine völlig massive Größe hat. Es wird auch angenommen, dass ein Treffer mit 15.000 m/s ein Schiff nicht vollständig zerstören wird.

Der Weltraum ist so groß, dass 2 Schiffe, die sich im selben Sonnensystem befinden und sich gegenseitig bemerken, auf der Wahrscheinlichkeitsskala ziemlich niedrig sind, es sei denn, es handelt sich um ein bekanntes bewohntes System. Eine "Sandfalle" aus beliebigem Material oder Partikelgröße müsste massiv groß sein. Es wäre so groß, dass es wirtschaftlich nicht machbar wäre, es zu realisieren. Und wenn es in einem bewohnten System gemacht wurde, würden alle Behörden, die zufällig in der Nähe sind, entweder versuchen, Schiffe davor zu warnen, oder versuchen, es zu säubern.

Was die Kräfte betrifft, die bei einem Treffer mit 15 km/s auftreten, würde ein Treffer von 1 Tonne Material, selbst in 3-g-Pellets, eine Krafteinwirkung von 10^11 Joule haben. Das würde fast alles komplett zerkleinern. Eine Kilotonne TNT hat 4,184 × 10 ^ 12 J, aber das meiste davon wird vom Ziel weg verteilt. Stellen Sie sich das als Hohlladung vor, bei der nur 10% gegen den Rumpf eines Schiffes gerichtet sind. Das ist eine enorme Kraft für ein Schiff, um damit fertig zu werden. Und 1 Tonne Material ist ein winziger Bruchteil des Materials, das benötigt wird, um eine Falle wie diese herzustellen.

Und weil es so groß ist und so viel Masse hat, wird jedes vernünftige Schiff Sensoren haben, um die Besatzung zu benachrichtigen, diesen Teil des Weltraums zu meiden.

Leider hält diese „stationäre Geschwindigkeitsbegrenzung“ Idee einfach nicht Wasser. Es gibt einfach zu viele Gründe, warum es nicht funktionieren wird, und das betrifft nicht einmal die Himmelsmechanik oder Gravitationseffekte von nahe gelegenen Planeten oder anderen Körpern. Es ignoriert auch die Gravitationseffekte seiner selbst, wenn es sich um eine verteilte Masse kleiner Teilchen handeln soll. Und eine Flüssigkeit wie Wasser würde entweder gefrieren oder sublimieren, was die Auswirkungen auf das Schiff ändert, aber nicht ihre Fähigkeit, von Schiffssensoren erkannt zu werden.

Das OP sollte den Fragenrahmen überdenken, um in Bezug auf die reale Physik und die astronomischen Gesetze praktikabler zu sein.

Bearbeiten beenden.

Woran Sie und die meisten anderen Antworten denken, liegt in der Größenordnung von Wasserbomben. Dies sind Dinge, die das Ziel treffen und entweder direkten Schaden anrichten oder versuchen, das Schiff zu verlangsamen. Es gibt ein paar Probleme damit.

Das erste ist, dass ein explodierendes Gerät ziemlich nahe sein müsste, um bei der Detonation Schaden anzurichten, da nur der Schrapnell und einige Gase ausgestoßen werden, die sich im Vakuum ziemlich schnell auflösen und keine Druckwelle ausbreiten. Und selbst mit vielen Granatsplittern und einer großen Explosion müsste es ein erheblicher Prozentsatz der Kraft des Zielschiffs sein, um eine wirkliche Wirkung zu erzielen, um es zu verlangsamen. Selbst eine Atombombe hat möglicherweise nicht genug Kraft, um sie zu verlangsamen, es sei denn, Sie möchten auch das Schiff auseinanderreißen.

Das zweite Problem ist der Geschwindigkeitsunterschied des Schiffes und des darauf geworfenen Materials. Um für das verfolgende Schiff einen großen Unterschied zu machen, müssen Sie die Masse mit hoher Geschwindigkeit auswerfen, sonst schwebt sie nur relativ bewegungslos zwischen Ihnen und ihnen. Es gibt keinen Wind, der es für Sie bremst, also müssen Sie es selbst tun. Und das könnte Sprengstoff beinhalten, der Ihr eigenes Schiff beschädigen könnte. Es wird wahrscheinlich nicht ausreichen, die Dekompression einfach stattfinden zu lassen, und es wird wahrscheinlich auch nicht dazu führen, dass die Dinge konzentriert genug bleiben, um viel zu bedeuten. Und wenn Ihnen Material, Sprengstoff oder Luft ausgehen, haben Sie keine Verteidigung mehr.

Teil 2 des zweiten Problems ist, dass, wenn Sie Material auf ein nachfolgendes Schiff abfeuern, Sie sich selbst mit derselben Kraft nach vorne werfen. Da Sie versuchen, Ihren Verfolger zu einer drastischen Verlangsamung zu zwingen, beschleunigen Sie auch drastisch. Sicher, die Masse jedes Schiffes hängt davon ab, wie viel jedes passiert, aber ein großes Schiff hat in interstellaren Entfernungen wahrscheinlich nicht viel von einem kleineren Schiff zu befürchten.

Teil 3 des zweiten Problems ist die Tatsache, dass das folgende Schiff wahrscheinlich nicht direkt dahinter folgt, sodass die Kraft dieser Masse, die sie trifft, viel höher sein muss oder sie nur vom Kurs abbringen wird als sie zu verlangsamen. Außerdem können sie der Masse ausweichen, es sei denn, die Masse ist verteilt, was bedeutet, dass noch mehr Masse benötigt wird, um das jagende Schiff zu verlangsamen. Das wird schnell massenteuer. Und da der Verfolger nicht hinter Ihnen ist, brauchen Sie immer noch einen Computer, um Flugbahnen zu berechnen, damit jeder Treffer zumindest versucht, zu zählen.

Abgesehen davon wird die Gleichung für kinetische Energie so gewichtet, dass Geschwindigkeit mehr zählt als Masse. KE = 1/2 mv^2 Das bedeutet, dass du deine Kraft verdoppelst, wenn du deine Masse verdoppelst, aber wenn du deine Geschwindigkeit verdoppelst, vervierfachst du deine Kraft.

https://www.calculatorsoup.com/calculators/physics/kinetic.php

Lass uns etwas rechnen. Hier einige einfache Beispiele:
M = 1, V = 1; F = 0,5
M = 2, V = 1; F = 1
M = 1, V = 2; F = 2
M = 2, V = 2; F = 4
M = 4, V = 2; F = 8
M = 4, V = 4; F = 32
M = 10, V = 10; F = 500
M = 20, V = 10; F = 1000
M = 10, V = 20; F = 2000
M = 20, V = 20; F = 4000

Ich habe dies ohne Einheiten gezeigt, da das an dieser Stelle nicht wirklich wichtig ist. Solange Sie die gleichen Einheiten verwenden, bleiben die Unterschiede gleich. (Wenn Sie den ganzen "einheitslosen" Vergleich einfach nicht überwinden können, ist die Masse kg, die Geschwindigkeit m / s und der KE Joule.)

Was bedeutet das also? Verwenden Sie Hochgeschwindigkeitsgeschosse mit geringer Masse, um zu versuchen, Ihren Gegner zu verlangsamen. Manchmal werden diese als Railgun-Runden bezeichnet, aber diese richten normalerweise direkt mehr Schaden an, als jemanden tatsächlich zu verlangsamen. Außerdem müssen Sie sich immer noch mit Problem 2.2 befassen, das Newtons drittes Bewegungsgesetz ist.

https://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_laws_of_motion