(Etwas) Realistisches Kraftfeld

Punktverteidigung und Manövrieren sind besser als "Kraftfelder"

Nehmen wir 3 Dinge an:

1: Computer sind schneller und in der Lage, größere Datenmengen in kürzerer Zeit zu verarbeiten.

2: Ein entsprechender Fortschritt in der Sensortechnologie hat Sensoren sowohl sehr empfindlich als auch sehr schnell und mit sehr großer Reichweite gemacht.

3: Laser sind viel leistungsfähiger geworden (mindestens im Megawattbereich)

Ein ausreichend starker Laser könnte mehrere Meter Stahl pro Sekunde durchbrennen, sodass ein solcher Emitter tatsächlich innerhalb der aktuellen technischen Fähigkeiten liegt, es ist nicht wirtschaftlich genug, das verdammte Ding nur mit Strom zu versorgen, um es zu versuchen. Ein Railgun-Projektil oder eine Rakete kommt also auf Ihr Schiff zu, die Sensoren erkennen es, der Computer berechnet seinen Vektor und bestimmt, dass es auf das Schiff aufprallen wird, dann feuert er einen der Impulslaser der Punktverteidigung auf es und verdampft einen Teil davon es, was entweder die Rakete zum Explodieren bringt oder genug von dem Rail-Gun-Projektil verdampft, um es juuuuuust ein bisschen vom Kurs abzubringen. Vielleicht ist eine Brennlösung nicht erforderlich. Vielleicht muss das Schiff nur seine Beschleunigung um 0,5 % ändern, um dem Projektil auszuweichen. Dies ist Weltraum und die damit verbundenen Entfernungen sind so immens, dass man einem Rail-Gun-Projektil einfach nicht mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt, wenn es ankommt, als wenn es abgefeuert wurde. Selbst ein winziger Schubs kann kilometerweite Fehlerspannen für den Richtschützen bedeuten, der versucht, das Ziel zu treffen. Beim Weltraumkampf sprechen wir von Schlachten, die Tausende oder sogar Millionen von Kilometern entfernt stattfinden. Schiffe können sogar von einer Umlaufbahn in eine andere schießen. Das bedeutet, dass, egal wie schnell Projektile sind, immer genügend Zeit bleibt, sie zu entdecken und entweder auszuweichen oder das Feuer zu eröffnen. Aus diesem Grund wurden Laser von der Physik unseres Universums praktisch für den Einsatz im Weltraumkampf gesegnet, da sie sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und egal, was Ihr Feind auf Sie wirft, es sei denn, es ist ein anderer Laser, Sie werden immer schneller sein. Selbst ein winziger Schubs kann kilometerweite Fehlerspannen für den Richtschützen bedeuten, der versucht, das Ziel zu treffen. Beim Weltraumkampf sprechen wir von Schlachten, die Tausende oder sogar Millionen von Kilometern entfernt stattfinden. Schiffe können sogar von einer Umlaufbahn in eine andere schießen. Das bedeutet, dass, egal wie schnell Projektile sind, immer genügend Zeit bleibt, sie zu entdecken und entweder auszuweichen oder das Feuer zu eröffnen. Aus diesem Grund wurden Laser von der Physik unseres Universums praktisch für den Einsatz im Weltraumkampf gesegnet, da sie sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und egal, was Ihr Feind auf Sie wirft, es sei denn, es ist ein anderer Laser, Sie werden immer schneller sein. Selbst ein winziger Schubs kann kilometerweite Fehlerspannen für den Richtschützen bedeuten, der versucht, das Ziel zu treffen. Beim Weltraumkampf sprechen wir von Schlachten, die Tausende oder sogar Millionen von Kilometern entfernt stattfinden. Schiffe können sogar von einer Umlaufbahn in eine andere schießen. Das bedeutet, dass, egal wie schnell Projektile sind, immer genügend Zeit bleibt, sie zu entdecken und entweder auszuweichen oder das Feuer zu eröffnen. Aus diesem Grund wurden Laser von der Physik unseres Universums praktisch für den Einsatz im Weltraumkampf gesegnet, da sie sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und egal, was Ihr Feind auf Sie wirft, es sei denn, es ist ein anderer Laser, Sie werden immer schneller sein. Schiffe können sogar von einer Umlaufbahn in eine andere schießen. Das bedeutet, dass, egal wie schnell Projektile sind, immer genügend Zeit bleibt, sie zu entdecken und entweder auszuweichen oder das Feuer zu eröffnen. Aus diesem Grund wurden Laser von der Physik unseres Universums praktisch für den Einsatz im Weltraumkampf gesegnet, da sie sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und egal, was Ihr Feind auf Sie wirft, es sei denn, es ist ein anderer Laser, Sie werden immer schneller sein. Schiffe können sogar von einer Umlaufbahn in eine andere schießen. Das bedeutet, dass, egal wie schnell Projektile sind, immer genügend Zeit bleibt, sie zu entdecken und entweder auszuweichen oder das Feuer zu eröffnen. Aus diesem Grund wurden Laser von der Physik unseres Universums praktisch für den Einsatz im Weltraumkampf gesegnet, da sie sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und egal, was Ihr Feind auf Sie wirft, es sei denn, es ist ein anderer Laser, Sie werden immer schneller sein.

Eine weitere großartige Möglichkeit, Laser einzusetzen, besteht darin, feindliche Sensoren zu blenden, selbst in Bereichen, in denen der Strahl zu diffus ist, um dem Feind direkten Schaden zuzufügen, kann er immer noch empfindliche Elektronik und feine Ausrüstung beschädigen, aus denen Sensoren in der Regel bestehen. In extremen Entfernungen könnten Sie den Feind zwingen, seine Sensorfelder zu schließen oder zu schützen, bis er sich in Ihrer Angriffsreichweite befindet.

Das Problem mit Ihrem Schild

Das Problem, das Ihr Schild haben wird, ist, dass Ihre eigene Wolke aus Eisenstaub Ihre Sensoren durcheinander bringen wird. Je empfindlicher die Detektionsgeräte sind, desto leichter ist es, einen Fehler zu machen. Sie werden im Wesentlichen Ihre Langstreckensensoren (Radar, Ladar, Wärme, IR, UV usw. usw.) blenden. Wie ich bereits erwähnt habe, ist der größte Vorteil, den man im Weltraumkampf haben kann, die Fernerkennung. Im Weltraumkampf hat der Verteidiger immer einen Vorteil gegenüber dem Angreifer, da er aus Millionen von Kilometern Entfernung entdeckt werden kann und alles, was er tut, nicht wirklich verborgen werden kann. Diesen Vorteil aufzugeben, nur um vielleicht ein paar Raketen aufzuhalten, die Ihre Langstreckenlaser mit einer halben Million Klicks hätte bewältigen können, macht einfach keinen Sinn. Präzise, ​​leistungsstarke Waffen mit Abstand, leistungsfähigere und empfindlichere Sensoren,

Wäre dieses Schildsystem realistisch möglich?

Körperlich nein. Sie haben zu Beginn zwei Probleme:

• man kann Eisenteilchen nicht mit einem zentralen Magnetfeld beschleunigen. Sie würden geladene Teilchen benötigen und selbst dann können Sie sie nicht mit einem statischen oder variablen Feld kontrollieren.

• Sie können nicht zwei Hohlkugeln ineinander mit unterschiedlichen Rotationsebenen haben, weil das Feld, das die entferntere steuert, die andere unweigerlich stören würde.

Andererseits haben Sie ein weiteres Problem – das Schiff müsste sich bewegen . Dies würde ein viel größeres Maß an Kontrolle erfordern, da jede Kollision Partikel gegen das Schiff schleudern könnte.

Und natürlich könnten Sie niemals aus dem Inneren der Granaten schießen - Ihre Raketen oder Laserstrahlen würden mit Ihrem eigenen Schild kollidieren.

Schließlich würde die Masse des Schildes die Dinge unangenehm machen - ein kg pro m ³ mag wenig erscheinen, aber das Volumen einer kugelförmigen Hülle, die ein Raumschiff umgibt, hat viel m ³ .

Aber im Weltraum, ohne Luftwiderstand, könnte man leicht einen "Schild" mit sehr dünnem, reflektierendem Film in einiger Entfernung vom Schiff herstellen, der mit sehr dünnen Schnurrhaaren an Ort und Stelle gehalten wird. Innerhalb dieses Volumens könnten Sie auch elektrische Felder und Übertragungen manipulieren und (zB) den Anschein erwecken, dass sich das Schiff in einer etwas anderen Position oder Ausrichtung befindet. Sobald Sie die Motoren starten, wird der Trick natürlich aufgedeckt. Der Film kann Laser reflektieren und möglicherweise eine Art Projektil stören (" Whipple Shield ").

Schilde

Andere Antworten listen bereits einige Probleme mit Ihrem vorgeschlagenen Schild aus Eisenstaub auf. Ein IMO besseres Design wäre, wenn der Schild aus kleinen aktiven Projektilen besteht. Die Projektile können ihr eigenes Magnetfeld erzeugen, um mit dem, das das Schiff erzeugt, und denen anderer Projektile zu interagieren. Mit dieser aktiven Steuerung kann jedes Projektil seine eigene einzigartige Umlaufbahn haben und diese Umlaufbahn ändern, Sie stecken nicht in einer Staubkugel, die sich alle in die gleiche Richtung dreht.

All dies würde nach heutigen Maßstäben viel Computerleistung erfordern, aber nichts Unrealistisches für eine weltraumtaugliche Zukunft.

Die Magnetfelder würden sich in Stärke und Ausrichtung halbzufällig ändern, aber da jedes Projektil weiß, wie sich das Feld ändern wird, kann es sein eigenes Feld entsprechend anpassen. Dies stellt auch sicher, dass feindliche Waffen den Schild nicht zu sehr stören können, da sie nicht wissen, wie sich das Feld ändert, und ihm daher nicht auf vorhersehbare Weise entgegenwirken können, obwohl sie immer noch versuchen könnten, den Schild mit ihrem eigenen zufälligen Magnetfeld zu stören.

Ein solcher aktiver Schild bietet auch einen besseren Schutz gegen (entdeckte) Waffen, da eine große Anzahl von Schildprojektilen die ankommende Waffe abfangen kann. Natürlich verfügt das Schiff über eine automatisierte Fabrik zur Herstellung von Ersatzschildprojektilen, und Sie haben möglicherweise eine Mischung aus verschiedenen Arten von Projektilen, die je nach erwarteter Umgebung variieren können.

Es stellt sich noch die Frage, wie effektiv dieser Schild ist. Eine ankommende Waffe kollidiert mit den Schildprojektilen, und angesichts der Geschwindigkeiten werden alle Teilnehmer auseinanderbrechen und teilweise verdampfen. Dann trifft eine Wolke aus verdampftem Metall und Schrott mit vielen km/s auf das Schiff. Wenn der Schild weit genug vom Hauptschiff entfernt ist, hat sich die Wolke etwas ausgedehnt, sodass sie weniger Schaden anrichtet als eine einzelne Masse einer intakten Rakete, die Ihr Schiff trifft. Genügend Peitschenschildpanzerung könnte dann die Trümmer stoppen, aber ich könnte nicht sagen, wie viel Sie brauchen, um sie realistisch zu stoppen. Aber zumindest wird die Trümmerwolke keine Gegenmaßnahmen ergreifen, sodass das Schiff eine Chance hätte.

Projektile und Antrieb

Der Teil, den ich an der Beschreibung Ihrer Welt nicht glaube, ist, dass Raketen nicht viel besser sind als das, was wir heute haben. Wenn diese Leute interstellare Distanzen zurücklegen, haben sie wahrscheinlich Schiffe, die viel höhere Geschwindigkeiten erreichen können als unsere heutigen, und daher viel effektivere Antriebssysteme. Die von Ihnen erwähnten Geschwindigkeiten von mehreren Dutzend km / s für große Railgun-Projektile sind wahrscheinlich bereits in Reichweite der aktuellen Raketentechnologie. Allein der Start in die Umlaufbahn erfordert bereits ein Delta-V von ~10 km/s. Wenn die Antriebstechnologie, die sie haben, auf Raketen angewendet wird, erreichen diese auch ähnliche Geschwindigkeiten wie die Railgun-Projektile und sind genauso effektiv, außer dass Sie keine Railgun benötigen.

Natürlich können Sie auch beide Systeme kombinieren. Ein Railgun-ähnlicher Magnetbeschleuniger startet eine Rakete mit hoher Geschwindigkeit, und dann treibt die Rakete Feuer, um sie noch mehr zu beschleunigen und eine gewisse Manövrierfähigkeit zu bieten usw. Es klingt nicht nach einem großen Problem, dass die Rakete die Beschleunigung mit hohem g überlebt. Die USA verwendeten bereits im Zweiten Weltkrieg mit Radar-Entfernungsmessern ausgestattete Artilleriegeschosse, die 20000 g standhalten mussten .

Nutzen Sie Ihre Magnetfelder selbst.

Bisher basiert der Schild, den ich mir ausgedacht habe, darauf, so starke lokale Magnetfelder zu erzeugen, sie einzurichten und sie mit nichts in Magnetfeldern laufen zu lassen, damit etwas Eisenstaub das Schiff mit hoher Geschwindigkeit umkreist.

Das ist eine großartige Idee, abgesehen von dem Eisenstaubteil. Wenn Sie die Fähigkeit dazu haben. Sie müssen sich keine Sorgen machen, dass das Schiff durch die Trägheit Ihrer Eisenwolke die Richtung ändert oder dass die Eisenwolke zu dünn ist oder dass Ihnen das Eisen ausgegangen ist. Ihre Magnetfelder können nach Art einer Wirbelstrombremse eintreffende Ordnung stoppen

Eine leitfähige Oberfläche, die sich an einem stationären Magneten vorbeibewegt, hat kreisförmige elektrische Ströme, die Wirbelströme genannt werden, die durch das Magnetfeld induziert werden, wie durch das Faradaysche Induktionsgesetz beschrieben. Nach dem Gesetz von Lenz erzeugen die zirkulierenden Ströme ihr eigenes Magnetfeld, das dem Feld des Magneten entgegenwirkt. Somit erfährt der sich bewegende Leiter eine Widerstandskraft von dem Magneten, die seiner Bewegung proportional zu seiner Geschwindigkeit entgegenwirkt. Die kinetische Energie des sich bewegenden Objekts wird als Wärme abgeführt, die durch den Strom erzeugt wird, der durch den elektrischen Widerstand des Leiters fließt.

Ein Hochgeschwindigkeitsleiter, der in das Magnetfeld eintritt, erzeugt in sich selbst enorme Wirbelströme und wandelt seine kinetische Energie in Wärme (von sich selbst) um. Anfliegende Raketen werden glühend heiß, was ihre Komponenten stark belastet.

Außerdem wird Ihr Magnetfeld ein feiner Detektor sein. Etwas, das in eines Ihrer Felder eindringt, wird leicht durch die Störung erkannt, die es verursacht, und Ihre gesamte felderzeugende Kraft kann auf das relevante Feld übertragen werden - dies würde eine Nanosekunde dauern.

Jemand hat diesen Vorschlag (Kugeln mit Wirbelströmen stoppen) im Physikstapel gepostet, aber diese fummeligen Typen haben ihn geschlossen. Aber nicht bevor eine feine und mathematische Antwort veröffentlicht wurde. https://physics.stackexchange.com/questions/238332/can-we-stop-moving-bullets-by-eddy-currents

Ich denke, wie cool das CGI davon aussehen würde. Anstatt von einer unsichtbaren Barriere abzuprallen, würden die Projektile langsamer und auch vor Hitze glühen, wenn sie langsamer würden. Denken Sie an Rauch – auf der Erde zieht Rauch hinter einem rauchenden Objekt her, weil es durch den Luftwiderstand verlangsamt wird. Im Weltraum gibt es keinen Luftwiderstand, und der Rauch würde nicht durch das Magnetfeld gebremst. Rauch, Dampf und geschmolzene Tröpfchen (je kleiner das Objekt, desto schwächer der Wirbelstrom) würden ihren Schwung behalten und von dem langsamer werdenden, glühend heißen Projektil nach vorne schießen.

$1 \ kg/m^3$ist in der gleichen Größenordnung wie die Dichte eines Gases auf Meereshöhe.

Wenn eine schwache Granate, die von einem Gewehr abgefeuert wird, es passieren kann, stellen Sie sich vor, welche Wirkung es auf alles haben wird, was von dem abgefeuert wird, was Sie in Ihren vorherigen Fragen entwickelt haben: fast null.

Wenn Sie eine Bremskraft hätten, die der Abschusskraft der Railgun des Feindes entspricht (was bedeutet, dass Sie die gleiche Beschleunigung wie die Railgun liefern können), würden Sie etwa 18 km benötigen, um die Granate zu stoppen.

IMHO sind Ihre besten Optionen (noch besser, wenn sie kombiniert werden):

• Ausweichmanöver: Wie Sie bereits betont haben, ist das Abfeuern dieser Schüsse nicht heimlich. Nutzen Sie dies und bewegen Sie sich so schnell wie möglich aus der Flugbahn heraus.

• Kinetischer Treffer: Feuern Sie einen Gegenschuss oder eine Reihe von Schüssen ab, die auf oder um das Projektil herum zielen. Die Aufprallenergie wird das Gerät schwer beschädigen, bevor es Sie trifft.

Die Schildidee ist interessant, ein bisschen wie ablative Rüstung, aber ihre größte Einschränkung ist die Ressource: Eisen. Wenn Sie nicht eine Bazillion Tonnen davon herumschleppen, wird es Ihnen schnell ausgehen. Tatsächlich könnten Sie sich darauf verlassen, dass Ihre Feinde Waffen entwickeln, die darauf ausgelegt sind, riesige Mengen davon zu verdampfen, nur um es aus dem Weg zu räumen.

Aktuelle technische Lösungen gibt es nicht. Wir haben heute keine Abschirmung, noch ist irgendeine Technologie auch nur annähernd in der Lage, eine solche bereitzustellen.

Sie sind jedoch nicht auf dem falschen Weg. Lassen Sie uns mit der Hand winken und vorschlagen, dass Sie einen Nuklearkraftschild haben , einen, der die Stärke der Kernbindungen zwischen atomaren Partikeln hat, und dieser Schild dreht sich um das Schiff. Sein Zweck ist es, Objekte einzufangen und vom Schiff wegzuleiten (ähnlich wie bei einer Straßenkehrmaschine). Ich glaube nicht, dass dies zuvor getan wurde, und kein masseorientiertes Objekt wäre in der Lage, es zu durchdringen, es sei denn, die Energie dieses Objekts übersteigt die auf den Schild ausgeübte Energie.

Dieses Schildsystem klingt möglich (also ist die Antwort auf Ihre Frage streng genommen "ja"), aber für den beabsichtigten Zweck überhaupt nicht sehr effektiv. Für eine Rakete wäre es relativ einfach, ihr entgegenzuwirken - entweder indem sie ihr eigenes lokales Feld erzeugt, um das Eisen aus dem Weg zu räumen, oder indem sie einfach die Geschwindigkeit daran anpasst und sich ihren Weg durch die relativ statischen Eisenstücke bahnt.

Mit einem sprichwörtlichen "Schild" sind Sie viel besser dran, einem, der im Grunde genauso funktioniert wie unsere aktuellen Raketenschilde: Erkennt aktiv ankommende Bedrohungen und fängt sie entweder mit Anti-Raketen-Raketen oder Punktabwehrfeuer ab. Dies ist im Weltraum viel einfacher als auf der Erde, da es keine Atmosphäre gibt, um Laser (oder andere Strahlwaffen) abzuschwächen, keinen Horizont, der Ihren Erfassungsbereich einschränkt, und keine unabhängigen Aktivitäten in Ihrer Umgebung, die möglicherweise Fehlalarme verursachen könnten.

Klingt so, als würde es für mich funktionieren. Bringen Sie den Staub schnell genug in Bewegung und er sollte wie ein Schild wirken.

Denken Sie jedoch daran, dass es wie ein Gyroskop wirken und die Trägheit des Schiffes erhöhen würde. Wenn Sie den Staub auf relativistische Geschwindigkeiten beschleunigen, kann es fast unmöglich werden, zu beschleunigen oder die Richtung zu ändern.

Das Dilemma für Schiffskapitäne wäre, ob sie es versuchen und ausweichen oder den Schild aufdrehen und auf das Beste hoffen.

Kinetische Wasserschilde vielleicht?

Aus irgendeinem Grund kann ich außer ein paar vagen hier keinen Hinweis mehr darauf finden .

Aber Wasserschilde könnten nicht nur wunderbar gegen Dinge wie Plasma oder Strahlung schützen, sondern auch gegen kinetische Einwirkungen. Je schneller eine Kugel in Wasser eindringt, desto mehr Druck erzeugt sie für sich selbst, wodurch sie sich selbst zerquetscht und wie ein Whipple-Schild zerstreut. Ich bin mir nicht sicher, wie es auf Hochgeschwindigkeitsstöße reagieren wird, aber ich kann mir vorstellen, dass die zum Verdampfen des Wassers erforderliche Energiemenge einen Großteil der Energie absorbiert und die zusätzliche "Explosion" der plötzlichen Verdampfung gegen Hohlladungen wirken könnte das könnte in den Raketen sein. Als Bonus, wenn Sie ein Loch in einen Wasserschild blasen, wird das restliche Wasser hineinströmen, um es aufzufüllen, und den Feind zwingen, viel von Ihrer "Panzerung" auf Ihrem gesamten Schiff zu kauen, bevor sie anfangen, den wirklichen Schaden zu verursachen.

Ich kann immer noch keine gute Referenz finden, aber ich glaubte, sie wollten eine Art elektrisch betriebenes Hydroloving-Feld verwenden, das das Wasser stärker zusammenkleben lässt und auf einer Oberfläche bleibt, selbst wenn Sie unter der Schwerkraft stehen (ich habe ursprünglich etwas gelesen über Amerika, das in diese Mechs mit Stützrahmen schaut und einen Wasserschutz verwendet, damit der Soldat mit kaum einem Kratzer durch Kugelhagel gehen kann).