Justificación del uso de armas de energía dirigida

En mi entorno de ciencia ficción, quiero una amplia gama de lanzadores de balas (balas, munición inteligente, granadas,...), armas exóticas (lanzallamas/químicos, hojas de alta tecnología, nanobots,...) y armas de energía dirigida (calor). rayos, blazers, rayos de plasma, haces de partículas, armas de plasma). Dado que se supone que el escenario es de ciencia ficción dura, quiero que las armas sean plausibles desde el punto de vista de la física básica y la eficiencia. Los lanzaproyectiles y las armas exóticas cumplen todos estos criterios, es decir, son óptimos para el propósito al que están destinados.

Sin embargo, las armas de energía dirigida generalmente no cumplen esa condición. El problema es algo que Atomic Rockets llama Ley de Routledge .

Cualquier material de batería interesante para una pistola láser sería más útil como ojiva explosiva.

Permítanme ilustrar el problema repasando un ejemplo. La fuente de energía de las armas es una cantidad muy pequeña de antimateria aniquilada en una cámara hecha de un metamaterial gamma-voltaico. Este es el pináculo de mi tecnología de configuración, por lo que las sociedades de baja tecnología pueden usar algo menos energético, pero el problema persiste. Suponga que la cámara tiene una eficiencia de 0,7 y el láser una sorprendente eficiencia de 0,6. Por lo tanto, el arma podría entregar alrededor del 40% de la energía de la antimateria al objetivo.

Esto suena bastante decente, hasta que uno se da cuenta de que solo poner la antimateria en una bala disparada al enemigo entregará casi el 100% de la energía. Peor aún, los lanzadores de balas modernos entregan hasta el 80% de la energía química como energía cinética a su objetivo.

¿Cómo puedo justificar que las armas de energía dirigida no son solo herramientas especializadas para buenas aplicaciones, sino que pueden competir con los lanzaproyectiles, de modo que elegir entre un lanzador de proyectiles y un arma de energía dirigida es más una cuestión de preferencia personal que cualquier otra cosa?

Bueno, tener disparos casi infinitos del 40 % de daño definitivamente es mejor que tener un disparo del 100 % de daño. Además, las armas de energía no disparan balas, por lo que no es necesario que las cargues, por lo que básicamente es muy difícil quedarse sin munición.
No estoy de acuerdo con "cualquier material de batería útil sería mejor como ojiva". Solo piense en las balas actuales. La "batería" es el compuesto explosivo que lanza la bala, pero agregar directamente el explosivo a la bala no siempre tendrá el efecto deseado. Es decir, penetración, explosión en el momento adecuado, etc. Entonces, en lugar de centrarse en lo que podría hacer la batería, concéntrese en lo que podría hacer el arma prevista. Los láseres viajan a la velocidad de la luz, prácticamente no se ven afectados por cosas como el viento y demás, una gran ventaja allí. El exceso de calor podría usarse para crear un plasma que se lanzará al objetivo, etc.
Una cosa a tener en cuenta: una eficiencia del 40 % significa que el 60 % del calor permanece en el arma. Incluso solo ventilarlo (¡si es posible con tal generación de calor!) significaría que el portador podría quemarse más con su propia arma que con el enemigo al que disparó. Es por eso que sugerí usar un sistema dual. No estoy seguro de si podría funcionar arrojar todo el calor residual en un material en otro lugar del arma, pero si puede, podrías crear un plasma y lanzarlo a tu enemigo (siempre sugiero usar una bolita presurizada que lleva el plasma para evitar la dispersión). Láser primero, luego esencialmente una granada de plasma
El disipador de calor de @Demigan es ciertamente posible, pero requiere que el lugar donde se descarga el calor sea más frío que la fuente. Entonces, su elemento láser debe estar más caliente que el plasma que está arrojando (¡problemático, por decir lo menos!) O necesita una bomba de calor que requerirá energía adicional y gastos generales de enfriamiento. La idea del plasma probablemente no sea un comienzo, pero otras cosas extrañas (mortero a vapor o lanzagranadas, ¿alguien?) Podrían ser posibles.
@StarfishPrime No había pensado en eso. Pero aún significaría que podría descargar hasta el 50% del calor de su superconductor térmico en el plasma (que pronto será) y luego expulsarlo como un arma secundaria o un sistema de disipación de calor relativamente seguro en comparación con solo ventilación.
@Demigan, no podrá hacer que su (pronto sea) plasma alcance más de 1500K de esa manera, ¿verdad? Y casi toda la energía involucrada en la creación de plasma está en la ionización, por lo que realmente no te has ahorrado nada. Si está en una atmósfera, el enfriamiento por aire forzado es una solución bastante razonable, para ser honesto.
@Demigan Heat es un problema que conocía, pero en Atomic Rocket el consenso parece ser que no es un factor decisivo. Siempre supuse que un heatpipes, radiadores y protección térmica para las manos sería suficiente. Tendré que hacer algunos números, pero teniendo en cuenta que la eficiencia del radiador aumenta con la cuarta potencia de la temperatura, será más fácil lidiar con una pistola caliente que con una fría.
@Erik No estoy de acuerdo, es más útil que el daño incapacite o mate inmediatamente a tu enemigo que tener que golpearlo más de una vez. Desea que el primer error sea el último error para su enemigo, por lo tanto, los Slugthrowers con munición limitada serían los mejores con un arma de energía al que recurrir.
Lo has citado mal. Es "Cualquier material de batería interesante para una pistola láser sería más útil desplegado como una ojiva explosiva". No dice nada sobre armas del tamaño de un rifle o más grandes.
@Demigan El 40% termina en un punto del objetivo. El 60 % del calor residual termina dispersándose en N pies cúbicos de aire aspirado por los ventiladores de refrigeración.
@KeithMorrison Estoy bastante seguro de que no me equivoqué al copiarlo y pegarlo. Sin embargo, es posible que tenga razón en que se vuelve menos relevante a medida que aumenta el tamaño y la potencia del arma.
@immibis ese aire no se calienta instantáneamente. El 60% del disparo se ubica primero en el arma misma, y ​​la combinación de calor y luz es suficiente para causar daño a un oponente. En el mejor de los casos, el calor se distribuye lo suficiente sobre los componentes del arma para no causar la destrucción inmediata del arma, pero ¿repetir disparos si cada vez queda el 60% y todo lo que tiene es reducción de calor basada en aire? No va a ser un arma de larga duración.
En cuanto a la dispersión del calor, puede utilizar la ruta Mass Effect 3 y tener cartuchos disipadores de calor. Absorben el calor de múltiples disparos y luego se expulsan y se debe cargar uno nuevo. Sin embargo, esto reintroduce la necesidad de llevar suministros adicionales (paquetes de disipadores de calor en lugar de munición). Tal vez se podría decir que los láseres podrían operar en un disipador de calor integrado con la necesidad de esperar a que se enfríen entre tantos disparos, pero el intercambio de cartuchos podría evitar el período de espera/enfriamiento.
Defina "más útil desplegado". ¿ Te refieres a matar indiscriminadamente a todos en toda la cuadra? Si vamos a bombardearlo desde la órbita, ¿por qué tenemos botas en el suelo? "preferencia personal" ? Eso es como revólveres contra automáticos; solo uno de esos seguirá funcionando de manera confiable después de que lo deje caer en un lago, siempre que el polvo y la imprimación no se mojen. ¿ Pero más de 9 campos de contención de antimateria miniaturizados? Sí, eso no va en mi bolsillo.
Estás sumido en el consumo de energía mientras ignoras el objetivo y comparas manzanas con naranjas. Estás hablando de balas; están hablando de una "ojiva explosiva". Cualquiera que sea el tipo que tengas, todo lo que necesitas ser es el tipo que disparó primero mientras apuntaba a lo que quisieras perforar.
De manzanas a naranjas, en un mundo donde todos son alérgicos a las frutas, ¿realmente importa?

Respuestas (14)

  • Los rayos láser tienen trayectorias rectas en cualquier cosa que no sean campos gravitatorios totalmente irrazonables (donde no usarás balas, eso seguro). Esto los hace muy fáciles de apuntar.
  • Los rayos láser se propagan a la velocidad de la luz. Esto será sustancialmente más rápido que cualquier arma de proyectiles, y también una cantidad razonable más rápida que cualquier haz de partículas.
  • No se puede fabricar una armadura con materia sólida regular que lo proteja de un pulso láser de alta energía. Incluso los "superconductores térmicos" de handwavium de lujo, incluso suponiendo que tales cosas puedan existir por encima de la temperatura del helio líquido, serán vulnerables a la ionización porque no es un efecto térmico. La ionización multifotónica de longitudes de onda más largas y la ionización de un solo fotón de las más cortas la dañarán.
  • El fin comercial de un láser es simplemente una gota de elementos ópticos que se pueden reorientar sin la necesidad de girar todo el arma. Incluso si la mayor parte del láser es enorme y pesada, la parte emisora ​​puede ser una esfera hueca y liviana que se puede girar con bastante rapidez. Rastrear objetivos que se mueven rápidamente, golpear múltiples objetivos o simplemente golpear a un tipo que logró pasar detrás de ti es mucho más fácil cuando no tienes que girar todo el cañón de tu arma para mirar hacia el enemigo.
  • Los rayos láser prácticamente no pueden ser interceptados. Dadas las ventajas anteriores, los proyectiles corren el riesgo de ser simplemente disparados desde el cielo por un sistema de defensa puntual suficientemente capaz. Para las armas portátiles, hay un límite a la aceleración que puede aplicar (y, por lo tanto, a la velocidad máxima del proyectil) dados los límites de material y los arcos eléctricos de los cañones de riel y los problemas de sincronización con los cañones de bobina, por lo que no puede simplemente usar una bala más rápida. lanzador para superar esto.
  • Los rayos láser desenfocados más allá de su rango de muerte se vuelven rápidamente seguros. No se puede decir lo mismo de los proyectiles tontos (especialmente en el vacío, especialmente en gravedad cero) y definitivamente no se puede decir de las ojivas explosivas.
  • También se puede utilizar un láser potente, a través de un conjunto de óptica ligeramente diferente, para ionizar un canal de aire y, combinado con una fuente de descarga eléctrica adecuada, se puede utilizar como un electroláser . Sí, puede configurar sus láseres para aturdir.
  • Los láseres de luz visible, especialmente los de la región azul-verde, tienen longitudes de atenuación razonables en el agua, por lo que potencialmente puede disparar a objetivos que están bajo el agua o, si está nadando, disparar a objetivos en la superficie. Debido a que la interfaz aire/agua desvía el rayo láser, no necesita ajustar su puntería para tener en cuenta la difracción. Solo apunta y dispara.
  • Los láseres son bastante precisos... abrirás un agujero a través de tu objetivo y tal vez le prenderás fuego, pero no hay demasiados daños colaterales. Puede usar un láser de cerca, o golpear a una sola persona en un grupo, o eliminar algo sin destruir la habitación, el vehículo o el edificio en el que se encuentra. Las granadas y los cohetes no son necesariamente tan precisos.
  • Un pulso de láser de un arma específica es muy similar a otro de la misma arma. No se puede decir lo mismo de los proyectiles, que bien pueden tener tolerancias de fabricación. De ahí la necesidad de una producción cuidadosa de rondas destinadas a trabajos de alta precisión, como francotiradores.
  • Los láseres de infrarrojo cercano se pueden hacer invisibles en el aire, no producen un fogonazo y, dependiendo de los sistemas de enfriamiento de su láser, tampoco producen ningún ruido al disparar. A diferencia de los proyectiles "silenciados", no tiene que hacer concesiones en el poder letal (mediante el uso de munición subsónica) o la precisión (al aumentar el tiempo de impacto debido a una ronda más lenta) para usar láseres silenciosos. Es posible que el objetivo ni siquiera se dé cuenta de los fallos contra un fondo distante.
  • Es posible utilizar un sistema óptico que le permita cambiar entre dos longitudes de onda, por ejemplo, visible para trabajos no sigilosos de largo alcance e IR cercano para operaciones sigilosas de corto alcance. Cambiar al modo sigiloso compromete solo el rango. El elemento conmutado podría moverse rápidamente de un lugar a otro y no tiene una vida útil particularmente limitada ni requiere un cambio de munición.
  • (cortesía de Skyler) Los láseres no tienen retroceso. Obviamente, no todas las armas de proyectiles lo hacen, pero en general es probable que lo hagan, aunque solo sea porque los sistemas de compensación de retroceso total pueden ser costosos, voluminosos, delicados, etc.
  • Y relacionado: compensar el movimiento y la agitación del operador es más fácil con los láseres porque puede usar ópticas estabilizadas que son mucho más compactas y convenientes que los equivalentes de armas de proyectiles.

También tenga en cuenta:

  • Hay más en las fuentes de energía de las armas de energía que solo baterías. Las armas que requieren un equipo o un vehículo para moverse pueden usar generadores y condensadores. Si sus ingenieros son lo suficientemente inteligentes, podrían convertirlo en un cable robótico inteligente como un milpiés superconductor que lo sigue desde una fuente de energía, se vuelve a conectar después de ser cortado, sortea obstáculos y se esconde en las grietas, etc. Con ese tipo de cosas a mano, puedes disparar muchísimo sin tener que preocuparte demasiado por tus suministros de munición voluminosa o pesada.
  • El alcance puede estar limitado por el tamaño de su elemento emisor, pero no hay nada que le impida usar elementos reflectores y de enfoque adicionales más adelante de su posición, tal vez montados en un dron, avión o incluso un satélite. Estos podrían usarse para disparar alrededor de obstáculos o incluso sobre el horizonte.
  • Si bien el alcance es más limitado que el de los proyectiles, recuerda que las armas pequeñas no se usan en distancias muy amplias. Claro, con un buen rifle puedes matar a 2 o 3 km en Afganistán, pero en áreas boscosas o urbanas, las líneas de visión rara vez son tan largas. Además, un láser de luz visible de longitud de onda media con una apertura de 10 cm ciertamente podría operar en esos rangos, y no sería necesario tener en cuenta el viento, la caída de la bala o el movimiento del objetivo.
  • El polvo, el humo, la lluvia y la niebla son las cosas reales que acabarán con el rendimiento del láser en el uso práctico, no en el alcance.
Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .
@James es bastante inútil crear una segunda sala de chat cuando ya se ha creado y se está utilizando.
"Los láseres no tienen retroceso", técnicamente lo tienen. Pero supongo que es al menos un par de órdenes de magnitud inferior a lo que obtienes del aire circundante chocando contigo en forma de calor.
@JohnDvorak solo piense en los ridículos niveles de potencia necesarios para la propulsión láser ...
@StarfishPrime Había más de 30 comentarios aquí, las opciones eran eliminarlos permanentemente o moverlos a una sala de chat. Elegí este último.
Además, los láseres son silenciosos, lo que es una gran ventaja en casi cualquier situación.

Los láseres pueden penetrar armaduras sin pasar por

La energía de las babosas entra primero en la capa exterior de la armadura. Las balas que penetran armaduras están especialmente diseñadas para atravesar mejor la armadura, pero el hecho es que tienen que destruir la armadura antes de que puedan dañar al objetivo.

Un láser de rayos X o gamma es diferente. Sí, parte de la energía se depositará en la armadura, pero parte lo atravesará (para obtener más información, busque "longitud de dispersión de rayos X"). La armadura balística moderna está hecha de fibra de Kevlar y placas de cerámica, que los rayos X pueden penetrar de manera muy efectiva. Los vehículos, los robots y las instalaciones fijas pueden reforzarse con armaduras de acero, plomo o tungsteno, pero los humanos no van a querer cargar con eso.

Los láseres se pueden alimentar de forma remota

En la sociedad actual, generalmente se puede encontrar una toma de corriente en cualquier lugar de las zonas urbanizadas. En un entorno de futuro cercano, no es una locura pensar que todas las áreas habitadas por humanos se construirán con transmisión de energía inalámbrica. Ya tenemos carga de teléfonos inalámbricos y sistemas de I+D que pueden realizar transmisiones inalámbricas para aproximadamente el tamaño de una habitación, así que construya eso como infraestructura en todas partes o extienda la tecnología a algún tipo de sistema de mayor alcance, incluso basado en satélites. . ¡Ahora las pistolas láser tienen munición infinita!

Los láseres pueden contener más disparos

La Ley de Routlege ignora el concepto de exceso. Si estoy tratando de matar a una persona a la vez, está tan muerto con un pequeño agujero perforado en su cráneo como si estuviera completamente atomizado. Entonces, ¿qué pasa si entregar la antimateria directamente al objetivo es más eficiente energéticamente? Para entregarlo, tengo que empaquetarlo en algún tipo de casquillo de bala, y luego impulsar esa bala con medios químicos o electromagnéticos (es decir, cañón de riel), lo que significa que tengo balas explosivas geniales, pero estoy limitado a llevar balas similares. cantidades como babosas de plomo aburrido. No puede hacer que las balas sean demasiado pequeñas o livianas o el alcance se reducirá demasiado por la resistencia del aire. Por el contrario, si uso el volumen y la masa que ahorro al NO tener casquillos de bala, puedo transportar MUCHA más antimateria y, por lo tanto, tener muchos más disparos.

Un quisquilloso. Actualmente es físicamente imposible construir algo mejor que un láser de rayos X suave. E incluso eso es cada vez más difícil. Los "láseres" de rayos X duros y gamma (técnicamente, linternas, debido a que no tienen luz coherente) solo son posibles si utiliza láseres de bomba nuclear estilo PROYECTO EXCALIBUR. Sin embargo, armas nucleares y armas de infantería no deben usarse en la misma oración.
@TheDyingOfLight actualmente sí, pero dependiendo del horizonte de su configuración, el "láser" nuclear es completamente factible teóricamente. Todo lo que se requiere es un isótopo que se pueda poner en un estado excitado metaestable, luego la emisión estimulada (parte SE del láser) funciona como óptica. Xe-131m es un buen candidato. El poco de tecnología que falta ahora es cómo "bombear" el gas al estado excitado, pero los aceleradores de plasma Wakefield probablemente podrían hacerlo.
Hm, suena definitivamente interesante.
Me gusta la mayor parte de la respuesta, pero los rayos X y otros tipos de láser siempre tendrán algo que los absorba, incluso si no los dispersa ni los desvía. En el caso de los rayos X, el plomo simple es suficiente para absorber niveles significativos y evitar daños. Los rayos X de mayor potencia necesitan más plomo para su protección. Además, para la carga de energía remota, si puede dirigir tanta potencia y precisión para cargar algo que necesita mucha energía, tiene más que suficiente potencia y precisión para freír a un soldado o muchos tipos de máquinas directamente.
@computercarguy el punto es que la armadura que quieres es diferente. Una capa de plomo de <cm no ofrecerá ninguna protección contra los impactos cinéticos, pero aumentará significativamente el peso de su armadura, por lo que es posible que las tropas no la tengan. Un centímetro de plomo alrededor de todo el torso probablemente pesará cerca de 100 libras, y eso solo atenuaría aproximadamente la mitad de un haz gamma de 1 MeV.
Siempre pensé que esta es la razón por la que la armadura de soldado de asalto en Star Wars siempre parecía tan inútil, porque estaba diseñada principalmente para armas cinéticas, es decir, someter razas de baja tecnología.
@thegreatemu, mi punto es que la armadura siempre intenta actualizarse cuando aparece una nueva amenaza. El plomo puede no ser el mejor material para absorber los rayos X, o se puede encontrar un nuevo material que haga un trabajo fantástico al mismo tiempo que absorbe la energía de los proyectiles. Tal vez sea un campo de fuerza, del cual el OP no nos ha informado. Hay muchas razones por las que las armas de energía funcionarán, pero casi tantas razones por las que no lo harán. Un herrero de armas habilidoso necesita considerar ambos lados y trabajar alrededor de los "por qué no" así como trabajar con los "por qué".
Además, generalmente asumo que primero empiezo con las armas que llevan los soldados, en lugar de las armas montadas en los vehículos. Ambos deberíamos dejar eso más claro al hacer declaraciones.

Precisión

Lanzar la batería como una granada puede ser más efectivo en términos de transferencia de energía al objetivo, pero también tiene la costumbre de transferir esa energía a todo lo que rodea al objetivo. Eso no funciona bien si hay algo en las cercanías que desea preservar, como un rehén, un edificio o, dependiendo de la capacidad de la batería, la ciudad.

Disparar un láser puede transferir solo el 40% de la energía al objetivo, pero la transfiere solo al objetivo.

Si está transfiriendo tanta energía que los daños colaterales a escala de toda la ciudad son una preocupación, aún tendrá una eficiencia del 40%. Básicamente, en lugar de que el proyectil de artillería explote la ciudad, el objetivo explota el 40% de la ciudad. Esa energía tiene que ir a alguna parte después de todo.
No necesitarías transferir tanta energía para acabar con el objetivo.
tirar la batería puede ser difícil si pesa un par de toneladas. No sé si quieres añadir eso o no. Sin embargo, estaría bien para un arma montada en un vehículo.
@Baldrickk, estaba pensando principalmente en dispositivos portátiles, lanzar explosivos del tamaño de un camión a las personas es competencia de los acorazados.

Cualquier material de batería interesante para una pistola láser sería más útil como ojiva explosiva.

No creo que esto deba ser tratado como una suposición universal. Después de todo, la pólvora o la cordita que se usa en las armas de fuego y las piezas de artillería de hoy en día es muy interesante, pero no es un buen material para una ojiva explosiva, ¡e incluso las piezas de artillería que disparan proyectiles altamente explosivos dependen de ella!

Creo que la suposición de que la fuente de energía es antimateria es parte del problema. Además de ser un combustible extremadamente enérgico y peligrosamente inestable, también es mucho más explosivo que otras opciones. Contrasta cosas como la fusión nuclear, donde hacer que explote es difícil (el diseño exacto de la bomba H aparentemente es extremadamente difícil de hacer bien, y aún no hemos logrado que los reactores funcionen) pero una gran cantidad de energía puede aún debe desarrollarse.

Además, la "energía entregada al objetivo" es solo una de las muchas cifras de mérito que debe considerar; también debe considerar apuntar (los láseres y los rayos de partículas relativistas son buenos para alcanzar objetivos en movimiento, pero los láseres se difractan en distancias extremadamente largas, por ejemplo, los proyectiles se pueden hacer dirigidos pero los rayos no), enfoque (el daño por salpicadura es excelente cuando lo desea y MUY MALO cuando no lo desea), transferencia de energía al objetivo (la sobrepenetración desperdicia energía, causa daños colaterales y probablemente esté casi garantizado para armas dominadas), la capacidad de romper varias defensas y la capacidad de un tirador desprotegido de sobrevivir al fogonazo de su propia arma.

No sé si es probable que lo reduzcas al nivel de "preferencia personal", pero si te retiras de las células de energía de antimateria bastante peligrosas a, digamos, alguna forma de microfusión o microfisión, o tal vez algún tipo de tecnología electrodinámica extraña y futurista que no es tan inestable, y ambos tendrán municiones más seguras, pero su comparación tendrá sentido.

Leyes y acuerdos internacionales

En la vida real hay muchas maneras de poner de rodillas a un enemigo, pero son inaceptables por razones humanitarias. Ver la Convención de la ONU sobre Ciertas Armas Convencionales para armas prohibidas y el Protocolo I de la convención de Ginebra para prácticas prohibidas. No puedes, por ejemplo:

  • ciegos con láser;
  • represas de bombas;
  • Incendiar barrios;
  • Lluvia de napalm sobre las personas;
  • Generalmente ataca a los enemigos alrededor.

Bueno, puedes... Pero la ONU/OTAN te odiará, y cuando termine tu dictadura y te atrapen, es posible que te demanden por crímenes de guerra.

Lo mismo con tus armas de energía. La variante no dirigida es demasiado eficiente, por lo que, al igual que el cloro gaseoso, está prohibida internacionalmente. Te quedas con la opción menos eficiente.

En realidad, uno bueno, especialmente si el sistema en cuestión es una civilización muy avanzada.
4 de 5 suenan vagamente familiares históricamente, de alguna manera.
Cosas a tener en cuenta: una civilización de ciencia ficción futura y elegante del tipo descrito en el OP probablemente sea capaz de hacer ojos de reemplazo. Los signatarios de la convención de Ginebra no lo son. Además, hay longitudes de onda que son absorbidas por la córnea y no llegarán a la retina en la banda del IR cercano. Reemplazar córneas es mucho más fácil que reemplazar retinas.
@StarfishPrime, un láser no ciega al destruir el ojo, destruye el nervio óptico. Esto es algo que es mucho más complejo incluso pensar en reemplazar.
@computercarguy si usa la longitud de onda, el enfoque y la salida de energía correctos, puede quemar todo el globo ocular. De acuerdo, probablemente también te quemarás mucho más, pero no puedes hacer una tortilla sin algunas lesiones craneales profundas.
@computercarguy ¿Qué hace que el nervio óptico sea más complejo que la retina?
@Renan, ¿por qué molestarse con el ojo si se reemplaza fácilmente? Un láser de CO2, que es común en las cortadoras láser de hoy, destruirá el nervio óptico con una potencia moderadamente baja. Moderadamente bajo siendo 20-40w, que podría convertirse en una pistola con la tecnología actual.
@StarfishPrime, el nervio óptico es lo que va del ojo al cerebro. Si bien el ojo se puede reemplazar o incluso la retina se puede omitir (hasta cierto punto con la tecnología que tenemos hoy), el nervio óptico aún no se puede reparar ni reemplazar. Todo lo que podemos hacer actualmente es tratar de prevenir más daños por enfermedades. Esto es lo que lo hace complicado. irisvision.com/optic-nerve-damage-diseases-and-eye-conditions
@computercarguy ¿qué parte de la "fantástica civilización de ciencia ficción del futuro" no entendiste?
@StarfishPrime, la parte donde el OP dijo eso. La mayor parte de la tecnología para fabricar armas láser ya está disponible. Puede pedir las piezas de Amazon. Además, el hecho de que la guerra haya progresado hasta el punto de las armas de plasma y antimateria no significa que la medicina haya dado los pasos agigantados equivalentes. Tal vez lo haya hecho, pero el OP no lo indicó. Además, esto tiene la science-basedetiqueta, por lo que estamos limitados a lo que podemos probar o adivinar razonablemente en el futuro. El OP no indica qué tan lejos en el futuro, por lo que solo podemos adivinar el futuro cercano.
@computercarguy la existencia de una producción económica a granel de antimateria y su empaque a prueba de soldados y la existencia de gamma voltaicos compactos y altamente eficientes implican una civilización sustancialmente más avanzada que la nuestra. Claro, podrías asumir que tal vez se enfocaron en la antimateria con exclusión de literalmente todo lo demás, pero eso sería estúpido.

En hard-scifi no puedes.

Y la razón no es solo "Ley de Routledge", sino rango. El arma láser tiene un alcance muy limitado en comparación con las babosas. Puede disparar balas de la Luna a la Tierra con un obús moderno común y causar algunos daños (al objetivo del tamaño de una ciudad), pero nunca podrá hacerlo con un láser razonable, incluso utilizando tecnología futurista.

No significa que los láseres sean inútiles. Pero son exactamente un arma de nicho, "herramientas especializadas perfectas para buenas aplicaciones".

UPD: algunos argumentos en contra para los adeptos "pew-pew":

Si bien los láseres son más rápidos y fáciles de manejar, para infligir daño debes mantener tu puntería durante algún tiempo. Y es difícil de imposible. Mientras que la babosa golpea o no como un todo. Vamos a obtener algunos números.

Distancia 2Mm (2000 km). El láser tiene una "potencia de rayo" de 100kW (es un consumo de energía de 1-10Mw), una apertura de 1m, una longitud de onda de aproximadamente 100nm (10e-7 metros - ultravioleta) - ¡es un láser muy bueno! A esa distancia, el rayo sería 1 + (2*10e6)*(2*10e-7/1) = 1,4 m, ≈ 1,54 m^2 de ancho).

Para fundir una placa de aluminio de 2 mm (5,4 ≈ 5,5 kg/m^2), necesitaríamos mantener el ingreso de energía en cualquier punto durante ( 390 kJ/kg * 5,5 kg/m^2 )/( 100 kJ/s * 1,54 m^ 2) ≈ 14 s (incluso veces más - desprecié la reflexión, la disipación de energía y el calentamiento a 660°C).

Significa que el rayo láser debe tener que seguir la velocidad angular del objetivo con desviación si no más de (1,4 m / 2e6 m) / 14 s = 5e-8 rad/s ≈ 3e-6 °/s (los mejores instrumentos astronómicos superan eso por órdenes, pero los objetivos y la plataforma son mucho más estables que el acorazado), o la placa objetivo tiene una aceleración relativa (incluida la gravedad y la centrífuga) inferior a 1,5 cm/s^2 (0,01 g). La tripulación corriendo presa del pánico podría crear más que eso :)

Hay otro problema con la puntería: nuestro equipo de puntería tiene longitudes de onda mucho más grandes y aperturas más pequeñas que las del láser y, por lo tanto, mucho menos preciso . Por ejemplo, para lograr la misma precisión que el láser mencionado anteriormente en el espectro visual (incluidos los colores rojos), necesita un equipo de orientación con una apertura de 6-8 m, un telescopio bastante grande incluso para los estándares de superficie (y no, el telémetro de coincidencia de base de 10 m no ayudaría: la apertura determina el tamaño de un punto mínimo, un "tamaño de píxel").

Y para la protección activa: 14 segundos: es mucho tiempo para aplicar contramedidas (gas, o simplemente girar hacia el otro lado). Y más de eso: solo necesita 2 mm de aluminio no enfriado activamente para protegerlo contra el láser de clase de acorazado durante tanto tiempo. Y la placa de acero de 10 mm sería imposible de atravesar con ese láser: el láser se derretiría más rápido que esta placa (y nadie se sentaría durante media hora bajo el rayo láser)

¡Así que ningún láser jamás competiría con un arma de metralla en un "balagón lateral" en entornos de ciencia dura!

En Atomic Rockets calcularon que algunos láseres tendrán alcances efectivos de varios cientos de kilómetros en una atmósfera.
No estoy de acuerdo: seguro que puede disparar una bala al alcance interplanetario, pero aparte del bombardeo planetario, no espere impactos: llevará demasiado tiempo llegar allí. (Lo cual ya es un factor importante con los rifles de francotirador: en un rango extremo, es probable que su objetivo se mueva fuera del camino).
Un puntero láser verde de milivatios tiene el poder de alcanzar la luna y es lo suficientemente fuerte como para obstaculizar a los pilotos comerciales en pleno vuelo. Es por eso que algunas leyes prohíben apuntar un láser verde a los aviones. Tampoco he oído hablar de obuses que disparen más allá de las 22 millas. Si los lleva más allá de la atracción gravitacional de un planeta, irían más lejos, pero no tan rápido como la luz.
Tengo dos advertencias con sus argumentos. 1, su comparación se establece en 2000 kilómetros. En una batalla espacial, esto podría ser de corto alcance, pero si observamos una batalla en tierra librada con infantería o tanques, el alcance es mucho más corto, por lo que podemos obtener un haz más estrecho con un flujo mucho mayor. 2, asumes un haz continuo. Según Atomic Rockets, la mayoría de las armas láser prácticas serán pulsadas, entregando una potencia láser mucho mayor y perforando agujeros a través del objetivo en lugar de simplemente derretirlo.

Me sorprende que aún no se haya discutido un sistema del mundo real que se está utilizando actualmente.

Lockheed Martin ha desarrollado un sistema láser para sobrecalentar drones y misiles para así dispararlos desde el cielo. Un láser es un sistema ideal para esto, ya que puede rastrear objetivos con trayectorias erráticas mucho mejor que los lanzadores de balas convencionales, también puede desarmar misiles con frecuencia para que no detonen su artillería.

El sistema es más barato por uso que los sistemas como los misiles patriot y generalmente están montados en barcos grandes y están alimentados por grandes reactores de fisión que no serían factibles de lanzar contra objetos pequeños como drones y misiles.

Aquí hay un video de un arma moderna de energía dirigida en uso, ¡imagínense lo que podría hacer un arma ambientada en un mundo futuro distante! https://www.youtube.com/watch?v=XH6NIazR5pA

La pregunta es sobre la sustitución de los principales calibres del acorazado por láser. Por ahora es algo como misiles "Harpoon" y cañones automáticos de 100-200 mm. Ningún láser moderno puede competir con eso.
@ksbes Creo que te equivocas allí, la pregunta no menciona acorazados o cañones automáticos de 100-200 mm, así que no estoy seguro de dónde sacas eso. Creo que el OP está pidiendo un caso de uso plausible para las armas de energía dirigida. Un IRL basado en un sistema moderno es relevante ya que se menciona HARD-SIFI. La suposición no declarada aquí es que un sistema futurista se volvería más pequeño y más portátil, pero creo que el caso de uso de derribar drones, misiles y aviones es absolutamente relevante para la pregunta.

En la segunda novela de Ringworld , Ringworld Engineers , Larry Niven les dio a los ingenieros del título una fuente de energía drásticamente grande, pero que normalmente era muy difusa. Les dio la capacidad de manipular las erupciones solares y hacer que emitieran un láser en la región de rayos X. Entonces, el resultado fue un haz de rayos X bastante estrecho con una energía de muchos gigavatios, que en principio podría disparar durante horas. Probablemente originalmente tenía la intención de matar a los últimos meteoros perdidos que los ingenieros pasaron por alto. Pero como arma contra posibles invasores, era razonablemente eficaz.

Un láser de rayos X es casi automáticamente un arma, incluso si tiene otros usos. Requiere una tecnología bastante especial para poder resistirlo. La materia ordinaria de casi cualquier tipo se ionizará y perderá su estructura. Entonces, cualquier enemigo sin esa tecnología especial se freirá si lo golpea. Además, incluso para ser consciente de que algo está sucediendo antes de que te afecte, necesitas tener un equipo de sensores bastante avanzado. Por supuesto, el drama de las novelas requería que algunos de los invasores potenciales tuvieran la tecnología para resistirlo...

En una respuesta a otra pregunta (que parece que no puedo encontrar en este momento) señalé que una esfera de Dyson le daría el control de todo el viento estelar de una estrella. En principio, eso significaría que podrías controlar una gran cantidad de protones de alta energía que serían un arma formidable si se concentraran en un haz.

Tanto en el caso de Ringworld como en el de la esfera Dyson, arrojar masa como parte de un arma significa que pierdes la masa, y ahora tienes esa masa moviéndose rápidamente a través de tu sistema. Si golpea a su enemigo, es posible que haya metralla que entre en direcciones difíciles de predecir y que pueda golpear su hogar. Y no quieres renunciar a ninguna masa ya que has utilizado toda la masa local para hacer ese hogar.

Entonces, cuando ya tenga disponible una fuente de energía drásticamente grande, y pueda manipularla con precisión, posiblemente pueda hacer un arma de rayos de energía que la gente notará. Si potencialmente te enfrentas a muchos enemigos o muy grandes, y no quieres desperdiciar masa, posiblemente puedas hacer un buen uso de un arma de rayos.

Entonces, ¿cómo se genera exactamente el láser de rayos X?
@LaMuerteDeLaLuz. Para nuestros insignificantes cerebros de mono, es mágico
¿Probablemente fue una defensa antimeteorito? En Ringworld se enfrenta a su nave: destruye todo lo que está fuera de la defensa de estasis. Eso no es solo "probablemente".
@TheDyingOfLight: Aquí funcionaría un conjunto masivo de paneles solares. Este caso de uso particular es mucho mejor para los láseres que para los proyectiles porque no se queda sin munición.

Si observa el rendimiento de aniquilar un gramo de antimateria, libera ~2*10 14 J, aproximadamente el triple del rendimiento de Little Boy (ver https://en.wikipedia.org/wiki/Orders_of_magnitude_(energy)# 1012_a_1017_J ). Así que lanzar balas de antimateria es como lanzar pequeñas bombas nucleares. Esto plantea un par de problemas si no está apuntando a la aniquilación total del objetivo:

  • subproductos de la radiación
  • Destruyendo todo lo que estás tratando de conquistar

Otra cosa a tener en cuenta para una historia de ciencia dura es que la carga útil tiene que aniquilarse en el impacto, pero no durante la fase de aceleración. Esto crea un problema difícil y una gran posibilidad de autodestrucción involuntaria. Supongo que tiene un sistema para contener la antimateria en aceleraciones "normales".

Si tiene un sistema que puede controlar la liberación de la energía a niveles aceptables y aun así entregar con un 40 % de eficiencia (al menos en la fuente), está en el negocio. Puedes mantener una tasa de aniquilación suficiente para conquistar planetas casi indefinidamente con una cantidad relativamente pequeña de antimateria. Lo más importante es que puede hacerlo de una manera que minimice el riesgo de vaporizarse.

Lo primero es lo primero, la verdadera dificultad para crear un arma láser viable no es la densidad de energía como afirma mucha gente, sino la densidad de potencia: ya tenemos baterías que pueden almacenar medio millón de julios en un kilogramo, el problema es que solo podemos obtener esas baterías. para proporcionar un goteo de unos pocos julios por segundo. Los condensadores, por otro lado, no pueden almacenar tanta energía, pero pueden bombear esa energía a un ritmo mucho más rápido, por lo que eso es lo que realmente necesitamos.

Es popular afirmar que una pistola de acelerador magnético es más fácil de lograr que una pistola de láser de pulso, pero esto no es realmente cierto ya que también dependen de la entrada eléctrica y cualquier capacitor que pueda proporcionar energía a la velocidad requerida para hacer una práctica. La pistola/rifle gauss también podrá proporcionar energía a la velocidad requerida para hacer una pistola/rifle láser práctico.

En mi escenario de ciencia ficción, la armadura corporal hecha de malla de fullereno y laminado diamantado es prácticamente impermeable a las armas de fuego tradicionales, y los láseres se han miniaturizado hasta el punto en que los soldados de la era interplanetaria tienen proyectores de rayos de defensa puntual integrados en sus trajes. La combinación de armaduras ultrarresistentes y defensas puntuales en miniatura ha hecho que las armas láser sean preferibles.

  1. no se pueden interceptar de la misma manera que se puede interceptar una bala de arma de fuego
  2. incluso si no logran penetrar la armadura por completo, todavía causan ablación
  3. solo requieren una fuente de alimentación, a diferencia de las pistolas gauss que requieren tanto una fuente de alimentación como un suministro de balas/agujas
  4. son totalmente sin retroceso, precisas y muy fáciles de aprender a disparar.
  5. el rayo se puede desenfocar y el nivel de potencia se puede reducir para minimizar la penetración excesiva dentro de hábitats frágiles, e incluso para crear un efecto de "aturdimiento" en lugar de un rayo de perforación letal
  6. puede dispararles en lunas y asteroides de baja gravedad sin aire y sin crear el mismo tipo de peligro de navegación persistente que hacen los lanzadores de balas

por supuesto, la efectividad de los láseres se puede reducir mediante el uso de aerosoles prismáticos y armaduras "reflectantes" de ondulación manual (que en realidad no son reflectantes, sino que difunden la energía sobre un área de superficie más amplia para proteger el material debajo), por lo que las pistolas gauss siguen siendo populares. pero, sinceramente, la "ley" de Routledge es simplemente tonta, la bala explosiva se contrarresta fácilmente con láseres personales de defensa puntual, y el hecho de que la petaca de 1 kg que alimenta mi pistola láser puede contener varios cientos de disparos mientras que el lanzador de balas del pirata espacial está limitado a un par de docenas como mucho =P

Esta respuesta ha sido arrojada a la cola de baja calidad, pero por mi vida, no puedo pensar en una razón. Está bien pensado, presenta un buen argumento, demuestra un ejemplo y sugiere complicaciones con problemas en competencia. ¡Bien hecho, Trippy! Y bienvenido a Worldbuilding .

Si buscas opciones puramente letales... la balística probablemente sea mejor que las armas de energía.

Pero, las armas de energía tienen más aplicaciones que aplicaciones letales.

  • pistolas de microondas que calientan los objetivos de manera incómoda para el control / dispersión de multitudes

  • pistolas de sonido que crean ruido de tono alto... de nuevo, para el control/dispersión de multitudes (la fuerza del sonido se puede usar para penetrar y destruir sólidos, pero creo que eso requeriría una cantidad de energía que sería mejor usar de otra manera).

  • Las armas emp freirán los dispositivos electrónicos desprotegidos... así que si alguien tiene un marcapasos... poof. Si alguien está conduciendo un vehículo electrónico primario... poof.

  • en la serie Mass Effect, las armas eran balísticas, pero usaban energía para acelerar pequeños fragmentos de metal a la velocidad de los cañones de riel... así que podrías tener armas híbridas que requieren energía. Dependiendo de qué tan alta tecnología sea su historia, estas podrían ser pequeñas armas de tipo Mass Effect o cañones de riel portátiles prototipo masivos (al estilo del rifle Gauss de Fallout)

  • las pistolas paralizantes son un arma de energía obvia diseñada para incapacitar/controlar multitudes. Podrías tener armas de energía que disparen dardos con sus propias fuentes de energía que se dispersen a tiros en las multitudes, penetren y creen descargas para pacificar a las multitudes. O bien, tenga una simple pistola paralizante de un solo disparo. O una pistola paralizante de múltiples disparos que tiene múltiples líneas de púas unidas, lo que permite múltiples disparos para aturdir a las personas antes de necesitar recargar.

Gracias por la respuesta y bienvenido a worldbuilding SE.

Dado que es ciencia ficción, solo quiero agregar que los láseres son buenas armas contra naves espaciales.

  • propagándose a la velocidad de la luz son difíciles de evadir. La trayectoria de una nave espacial de ciencia ficción dura es difícil de modificar y fácil de pronosticar.
  • la fuente de energía está en la propia nave, cualquier nave de ciencia ficción dura que se precie tiene algún tipo de fisión, fusión o reactor de antimateria para alimentar su motor.
  • no puede ser desviado, engañado o destruido por un arma de bobina como un misil
  • muy largo alcance gracias al vacío del espacio. La difracción reducirá la potencia al cuadrado de la distancia, pero también hará que el haz sea más grande, lo que facilitará tu puntería y evitará la evasión.
  • no hay munición que cuidar. Mientras su fuente de energía funcione, puede disparar. El peso de la munición es un factor crucial en las naves espaciales de combate realistas.

El objetivo no es destruir el barco con unos pocos disparos, sino mantener la puntería el tiempo suficiente para acumular más calor del que pueden irradiar los radiadores y cocinar vivos a los pasajeros. Consume mucho tiempo, pero las ventajas anteriores equilibran esta estafa. Idealmente, destruya los radiadores con misiles más convencionales o pistola de bobina antes de apuntar el láser. Si la nave enemiga pliega su radiador para protegerlos, mejor que mejor: sigue asando. Si los despliega, mucho mejor: más superficie para que apuntes tus fotones.

Simplemente desplegaré mis placas de vela ligera y usaré el láser para empujarme un poco hacia los lados.
Eso no te impedirá freír. diviértete ^^

Costo

Su metamaterial gamma-voltaico es caro. Por lo tanto, preferiría que sus soldados no arrojaran las baterías al enemigo a menos que fuera absolutamente necesario, ya que no tiene el presupuesto para seguir reemplazando todas las baterías de los soldados después de cada batalla.

Creo que la idea era que tirabas la parte de la batería que estalla .

tercera ley de newton

Si usa el material de la batería para impulsar babosas, el 50% de la fuerza se pierde por el retroceso. Se pierde energía adicional en forma de calor/radiación, fricción, etc.
Si despliega el material de la batería como explosivo, la energía se emite radialmente. Esto es genial si la bomba está dentro de una cabeza, una casa o una montaña, pero para concentrar la energía en un punto necesitarías una carga con forma. Sin embargo, la carga con forma sufriría el mismo problema: el 50% de la fuerza generada se pierde en la dirección opuesta...

Tl;dr: La eficiencia de conversión de energía del láser puede ser menor a primera vista, pero solo si la ojiva explota dentro de su objetivo.

Está asumiendo una pistola química convencional, por supuesto ... el problema del 50% (y de hecho el retroceso, hasta cierto punto) se evita si usa proyectiles propulsados ​​​​por cohetes o una pistola electromagnética.
@StarfishPrime, la razón principal por la que los proyectiles propulsados ​​por cohetes se mueven es la tercera ley de Newton ... Básicamente se mueven por el retroceso de una explosión prolongada ... Ver motor de reacción . Lo mismo ocurre con los cañones de riel... es imposible acelerar algo sin una fuerza igual en la dirección opuesta...