Dasselbe wie das der Erde, das uns gute Dienste leistet: Magnetismus.

Magnetfeld

Ein Supraleiter kann mit einem enormen Strom aufgeladen werden, der dann wie ein enormer Dauermagnet wirkt.

Ein Schiff muss möglicherweise mit Staub und Gas umgehen, die sich relativ zum Schiff mit hoher Geschwindigkeit bewegen, aber dieses Material wird nicht aufgeladen. Laden Sie es also auf: Sprühen Sie Elektronen, um Staub aufzuladen (wie es ein Raumionisator tut), oder verwenden Sie einen Laser oder abgestimmte Mikrowellen, um Gas zu ionisieren. Man könnte auch sagen, dass der Koronaeffekt die Ergebnisse vergrößert und mehr wegfegt, als Sie explizit ionisiert haben (obwohl es nicht offensichtlich ist, dass dies in einem Beinahe-Vakuum der Fall wäre).

physikalischer Schwarm gesteuert über Flux-Pinning

Wenn Sie möchten, dass etwas Material in der Nähe des Schiffes beeinflusst, um als Schutz zu dienen, bitten Sie darum, die Dynamik dieses Materials zu ändern. Was das berührungslos tun könnte , ist Elektromagnetismus oder Schwerkraft. Das heißt, ein "Energieschild" ist elektromagnetisch, es gibt keine andere vernünftige Wahl.

Mit "Kontakt" können Sie immer noch Wände vermeiden, indem Sie kleine Partikel heraussprühen. Der Koronaeffekt verwendet elektrische Ladungen, um geladene Teilchen zu beschleunigen, die dann auf andere Teilchen prallen und sie wegstoßen.

Die Idee, nicht nur einfache Wände abzuschirmen, ist nützlich, um sich ständig zu erneuern, anstatt sich abzunutzen, und stärker als nur Materie zu sein. Etwas, das wirklich cool zu sehen ist, ist die Verwendung von Supraleitern, um ein Objekt in einer bestimmten Position im Raum relativ zueinander zu „ fixieren “, mit einem beträchtlichen Abstand dazwischen, aber wie ein festes Objekt.

Lassen Sie also einen Schwarm kleiner Magnete das Schiff umgeben, in einigem Abstand voneinander, aber mit genügend Schichten, damit der Schwarm undurchsichtig ist. Ein ankommender Stein trifft eine der Platten und schafft es nicht durch den Schwarm. Jede Magnetplatte ist mit schwammigem Material bedeckt, sodass der Schlag die Platte beschleunigt, ohne sie (normalerweise) zu zerbrechen. Die Platten sind weit genug auseinander, damit es nicht aneinander stößt. Aber der verdrängte Brocken ist lose und hat kein großes normales Objekt wie einen Schild aus normaler Materie zerbrochen. Nach dem Absorbieren der Energie nimmt der Supraleiter die Energie auf, während er die Bewegung verlangsamt, und bringt sie dann in ihre richtige Position zurück.

Die Platten können mit schwachen Nähten hergestellt werden, die sie kreuzen, wo sie kontrolliert brechen, wenn sie zu hart getroffen werden. und jedes Stück ist immer noch als Teil des Schwarms kontrollierbar.

Der Schwarm kann dynamisch neu konfiguriert werden, um die Richtung zu verstärken, in der Treffer erwartet werden, z. B. die Fahrtrichtung oder wo Trümmer entdeckt wurden.

Ich habe gesehen, wie die Stationierung des Supraleiters als möglich für eine Strukturkomponente erklärt wurde, die nicht "bricht", sondern nach Überbeanspruchung in ihre richtige Position zurückgebracht werden kann. Die Verwendung eines Schwarms zur Abschirmung ist eine originelle Idee.

Fans der RI Christmas Lectures werden diese Demonstration wiedererkennen . Hier ist eine Übersicht, die alle Grundlagen berührt. Ich konnte kein Video von der speziellen Demonstration finden, die mich dazu inspiriert hat, die Stärke solcher Verbindungen für Strukturelemente im Weltraumbau zu veranschaulichen.

Siehe auch diesen Beitrag . Weitere Informationen zum Flussmittel- Pinning für den Weltraumbau finden Sie in diesem Artikel.

Der Physiker Michio Kaku diskutiert einige Möglichkeiten der Abschirmung auf S. 9-10 seines Buches Physics of the Impossible , einsehbar bei Google Books hier :

Das Problem beim Elektronenstrahlschweißen ist jedoch, dass es im Vakuum durchgeführt werden muss. Diese Anforderung ist ziemlich unbequem, weil es bedeutet, eine Vakuumbox zu schaffen, die so groß wie ein ganzer Raum sein kann.

Dr. Herschcovitch erfand das Plasmafenster, um dieses Problem zu lösen. Das Plasmafenster ist nur 3 Fuß hoch und hat einen Durchmesser von weniger als 1 Fuß. Es erhitzt Gas auf 12.000 °F und erzeugt ein Plasma, das von elektrischen und magnetischen Feldern eingefangen wird. Diese Partikel üben wie bei jedem Gas Druck aus, der verhindert, dass Luft in die Vakuumkammer strömt, wodurch Luft vom Vakuum getrennt wird. (Wenn man Argongas im Plasmafenster verwendet, leuchtet es blau, wie das Kraftfeld in Star Trek .)

...

Aber kann das Plasmafenster als undurchdringlicher Schutzschild genutzt werden? Hält es einem Kanonenschuss stand? In der Zukunft kann man sich ein Plasmafenster mit viel größerer Leistung und Temperatur vorstellen, das ausreicht, um einfallende Projektile zu beschädigen oder zu verdampfen. Aber um ein realistischeres Kraftfeld zu erzeugen, wie es in der Science-Fiction zu finden ist, bräuchte man eine Kombination mehrerer Technologien, die in Schichten gestapelt sind. Jede Schicht allein ist möglicherweise nicht stark genug, um eine Kanonenkugel zu stoppen, aber die Kombination könnte ausreichen.

Die äußere Schicht könnte ein supergeladenes Plasmafenster sein, das auf Temperaturen erhitzt wird, die hoch genug sind, um Metalle zu verdampfen. Eine zweite Schicht könnte ein Vorhang aus hochenergetischen Laserstrahlen sein. Dieser Vorhang, der Tausende von sich kreuzenden Laserstrahlen enthält, würde ein Gitter erzeugen, das Objekte, die ihn passieren, erhitzen und effektiv verdampfen würde. Ich werde Laser im nächsten Kapitel weiter besprechen.

Und hinter diesem Laservorhang könnte man sich ein Gitter aus „Carbon Nanotubes“ vorstellen, winzige Röhrchen aus einzelnen Kohlenstoffatomen, ein Atom dick und um ein Vielfaches stärker als Stahl. Obwohl der aktuelle Weltrekord für Kohlenstoffnanoröhren nur etwa 15 Millimeter lang ist, kann man sich einen Tag vorstellen, an dem wir Kohlenstoffnanoröhren beliebiger Länge herstellen könnten. Angenommen, Kohlenstoffnanoröhren könnten zu einem Gitter verwoben werden, könnten sie einen Schirm von enormer Stärke schaffen, der in der Lage wäre, die meisten Objekte abzustoßen. Der Schirm wäre unsichtbar, da jedes Kohlenstoff-Nanoröhrchen atomare Größe hat, aber das Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Gitter wäre stärker als jedes gewöhnliche Material.

Man könnte sich also vorstellen, durch eine Kombination aus Plasmafenster, Laservorhang und Kohlenstoff-Nanoröhren-Bildschirm eine unsichtbare Wand zu schaffen, die mit den meisten Mitteln nahezu undurchdringlich wäre.

Doch selbst dieser mehrschichtige Schild würde nicht alle Eigenschaften eines Science-Fiction-Kraftfelds erfüllen – denn er wäre transparent und könnte daher einen Laserstrahl nicht stoppen. In einem Kampf mit Laserkanonen wäre der mehrschichtige Schild nutzlos.

Um einen Laserstrahl zu stoppen, müsste der Schild auch über eine fortschrittliche Form von "Photochromatik" verfügen. Dies ist der Prozess, der bei Sonnenbrillen verwendet wird, die sich bei Einwirkung von UV-Strahlung von selbst verdunkeln. Photochromie basiert auf Molekülen, die in mindestens zwei Zuständen existieren können. In einem Zustand ist das Molekül transparent. Aber wenn es UV-Strahlung ausgesetzt wird, ändert es sich sofort in die zweite Form, die undurchsichtig ist.

Eines Tages könnten wir mithilfe der Nanotechnologie eine Substanz herstellen, die so zäh ist wie Kohlenstoffnanoröhren, die ihre optischen Eigenschaften ändern können, wenn sie Laserlicht ausgesetzt werden. Auf diese Weise könnte ein Schild in der Lage sein, einen Laserstrahl ebenso zu stoppen wie einen Partikelstrahl oder Kanonenfeuer. Gegenwärtig gibt es jedoch keine photochromatischen Mittel, die Laserstrahlen stoppen können.

Außerdem wurden Metamaterialien verwendet, um „Unsichtbarkeitsumhänge“ zu schaffen , die das Licht um sie herum ablenken, wie in der folgenden idealisierten Grafik:

Gegenwärtig funktionieren diese nur, um sehr kleine Objekte bei sehr spezifischen nicht sichtbaren Lichtfrequenzen zu „verhüllen“, aber Wissenschaftler hoffen, die Technologie in Zukunft auf größere Objekte und einen größeren Frequenzbereich auszudehnen. Daher könnte eine Technologie wie diese möglicherweise angepasst werden, um Laser um ein Objekt herum abzulenken. Es gibt auch eine analoge Idee, die auf Metamaterialien basiert, die als "Universalspiegel" bezeichnet werden und einfallende Lichtstrahlen in Richtung ihrer Quelle zurückreflektieren würden. Dieser Artikel über den "Universalspiegel" erwähnt ausdrücklich, dass er Anwendungen in der Laserabschirmung haben könnte:

Das Metamaterial könnte auch wie ein aggressiver Schild wirken und Objekte vor flugzeuggestützten Hochenergie-Lasersystemen schützen, die von Boeing entwickelt werden, indem es den Laserstrahl an seiner Quelle zurückwirft.

Wenn Sie sich schließlich mit viel weiter entfernten Technologien befassen möchten, ist es möglicherweise möglich, so etwas wie einen Unsichtbarkeitsumhang zu schaffen, indem Sie eine dünne Schicht „exotischer Materie“ aufstellen , die die Raumzeit so krümmt, dass alles Eingehende abgelenkt wird Licht, wie in diesem Papier diskutiert . Dies ist eine rein theoretische Idee, die eine Zivilisation erfordern würde, die in der Lage wäre, sehr hohe Dichten exotischer Materie mit Eigenschaften zu erzeugen und zu kontrollieren, von denen heutige Physiker nicht einmal sicher sind, ob sie physikalisch möglich sind , und zwar auf eine Weise, die auch andere ferne Zukunft ermöglichen würde Technologien wie die „Warp-Blase“ von Alcubierre , die eine Form des effektiv schnelleren Reisens als Licht ermöglichen würden.

Plasmaschilde

Boeings

Das von Boeing vorgeschlagene System beinhaltet die Verwendung einer Kombination aus Lasern, Elektrizität und Mikrowellen, um die Luft zwischen dem Fahrzeug und einer Explosion schnell aufzuheizen. Diese Hitze erzeugt einen Plasmaschild, der dichter ist als die umgebende Luft und in der Lage ist, die Energie der einfallenden Stoßwelle abzulenken oder zu absorbieren.

Raumforschung an der Universität

Es müsste ein Drahtgeflecht außerhalb des Raumfahrzeugs geben, das die Plasmawolke umschließt. Die dem Netz zugeführte Elektrizität würde einen elektrischen Strom in der Plasmawolke aufrechterhalten und dazu beitragen, sie in der Nähe des Raumfahrzeugs einzuschließen.

Verbogener Raumschild.

Die Schwerkraft wird normalerweise als Kraft betrachtet, und daher behaupte ich, dass sie die Anforderung dieser Frage erfüllt. Gravitation ist keine reale Kraft, sondern eine scheinbare – Gravitation entsteht als Folge der Fähigkeit von Masse / Energie, Inhomogenitäten im Raum zu erzeugen: gekrümmter Raum.

Um den gebogenen Raumschild herzustellen, würden Sie negative Materie verwenden, ähnlich wie es für die Herstellung des Alcubierre-Antriebs vorgeschlagen wird.

https://en.wikipedia.org/wiki/Alcubierre_drive

Anstatt die Lichtgeschwindigkeit innerhalb eines lokalen Referenzrahmens zu überschreiten, würde ein Raumschiff Entfernungen zurücklegen, indem es den Raum vor sich zusammenzieht und den Raum dahinter ausdehnt, was zu einer effektiven Reise schneller als Licht führt. Objekte können innerhalb der normalen Raumzeit nicht auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden; Stattdessen verschiebt der Alcubierre-Antrieb den Raum um ein Objekt, sodass das Objekt schneller an seinem Ziel ankommt als Licht im normalen Raum, ohne gegen physikalische Gesetze zu verstoßen.

Wenn Sie die Technologie haben, um den Antrieb herzustellen, wäre es viel einfacher, einen Energieschild herzustellen. Sie würden den Raum um das Schiff so krümmen, dass Energie oder Materie, die auf einer Seite des Feldes eintreten, ihren Weg fortsetzen würden, aber durch den gekrümmten Raum um das Schiff herum und auf der anderen Seite herausgeleitet würden. Dies ist insofern raffiniert, als es für sich bewegende Partikel oder elektromagnetische Strahlung gleichermaßen gut funktioniert. Sogar sehr energiereiche Teilchen, die sich mit relativistischer Geschwindigkeit bewegen, würden effektiv umgeleitet. Die Energie des Teilchens oder der Strahlung bleibt erhalten, während sie sich durch den gebogenen Raum, auf der anderen Seite und weiter weg vom Schiff fortbewegt.

Ein Nebeneffekt dieses Schildes ist, dass es auch ein Tarngerät wäre: Das Schiff innerhalb dieses Schildes ist unsichtbar. Ich bin mir nicht sicher, welche Energie das Schiff selbst abgibt, wenn es auf die Innenseite des Schildes trifft.

Ein interessantes Gedankenexperiment: Was passiert, wenn ein Schiff mit einem solchen Feld ein größeres Objekt rammt? Masse, die auf das gebogene Raumfeld auftrifft, wird durch dieses geleitet. Könnte ein Schiff mit einem gebogenen Weltraumschild durch feste Materie fliegen? Wenn es irgendwelche Fenster im Schild schließen würde, könnte es dann durch einen Stern fliegen?

Denken Sie mehr über das Konzept nach - ein Schiff könnte die gleiche negative Materie für seinen Warpantrieb und seine Schilde verwenden. Aber das Zeug muss neu angeordnet werden, um diesen verschiedenen Zwecken zu dienen. Um den Antrieb zu aktivieren, müssen Sie den Schild abnehmen und die Negmat an die bestimmte Stelle bewegen, an der Sie Ihren Antrieb erzeugen werden. Wenn Sie aus dem Warp kommen, wird es einige Zeit dauern, bis die Servos die Masse um das Schiff herum verteilt und Ihre Schilde erzeugt haben. Dies hilft, so ausgerüstete Schiffe weniger übermächtig und gottähnlich zu machen – Sie können nicht einfach unsichtbar und unantastbar von Ort zu Ort warpen.

Die häufigste wissenschaftliche Abschirmung, die mir in der Fiktion begegnet ist, ist ablative Rüstung. Es ist nicht sehr elegant, aber das Umgeben Ihres Schiffs mit mehreren Schichten aus gehärtetem Schaum bietet eine unkritische Oberfläche, um die Partikel aufzufangen, die durch Ihre äußeren Magnetfelder und Ihre innere Schwarmabwehr gelangen. Wenn sich diese Partikel ansammeln, bilden sie zusätzliche Schichten aus stoßdämpfendem Material, um immer größere Partikel von der atmosphärischen Hülle Ihres Schiffes und anderen lebenswichtigen Systemen fernzuhalten.

Wenn wirklich große Partikel durchdringen, kann Ihre Schaumstoffpanzerung beim Aufprall sogar abbrechen und den größten Teil des Schwungs und der Masse der Kollision von Ihrer Hülle wegtragen. Dann können automatische Schaumspender auf der Rumpfoberfläche die fehlenden Schichten ersetzen und Ihr Schiff auf zukünftige Einschläge vorbereiten.

Bei der Ankunft an Ihrem Ziel können Sie entweder den Rumpf vibrieren lassen, um den verbleibenden Schaum abzuschütteln, oder den Schwarm näher bringen, um den Schaum von außen nach innen abzukratzen.

Im Grunde gibt es in der harten Wissenschaft nichts außer vielleicht einigen der Ideen mit Magnetismus und Plasma. Aktive Abwehr (Abfangraketen, Laser usw.) sind plausibler, aber immer noch knifflig.

Einfach auszuweichen und aus dem Weg zu gehen ist überraschend effektiv, es gibt viel Platz da draußen und ohne Atmosphäre, um Stoßwellen zu tragen, richten Beinaheunfälle nur sehr wenig Schaden an.

Wenn Sie die Gravitationskontrolle in Ihrem Universum haben, ist dies keine harte Wissenschaft, aber Sie können sehen, dass manipulierte Gravitationsfelder als Abwehrmechanismus plausibel sind. Sie könnten ankommendes Feuer von Ihrem Schiff wegleiten oder es sogar in kleine schwarze Löcher saugen!

Wenn Sie nach etwas Energiebasiertem suchen, können Sie einen harten Lichtschild erstellen, indem Sie eine Wolke aus Rubidium um das Fahrzeug herum haben und schwache Laser ein paar Photonen gleichzeitig abfeuern (oder vergrößern, die Forschung ist leicht verfügbar), um ein hartes Licht zu erzeugen leichtes Konstrukt. Hier ist das Papier über das Experiment zur Erzeugung von hartem Licht: http://www.nature.com/nature/journal/v502/n7469/full/nature12512.html Und ein Nachrichtenartikel zur Zusammenfassung: https://www.sciencedaily.com /releases/2013/09/130925132323.htm