Igual que la de la Tierra, que nos sirve bien: el magnetismo.

campo magnético

Un superconductor puede cargarse con una gran corriente que luego actúa como un enorme imán permanente.

Es posible que un barco deba manejar polvo y gas que se mueven a alta velocidad en relación con el barco, pero ese material no está cargado. Así que cárguelo: rocíe electrones para cargar el polvo (como lo hace un ionizador de habitación) o use un láser o microondas sintonizados para hacer que el gas se ionice. Además, se podría decir que el efecto corona magnifica los resultados y barre más de lo que explícitamente ionizaste (aunque no es obvio que ese sería el caso en un vacío cercano).

enjambre físico controlado mediante fijación de flujo

Si quieres que algo afecte el material cerca de la nave para que sirva como protección, estás pidiendo cambiar el impulso de ese material. Lo que podría hacer eso sin contacto es el electromagnetismo o la gravedad. Es decir, un "escudo de energía" es electromagnético, sin otra opción razonable.

Con "contacto", aún puede evitar las paredes rociando pequeñas partículas. El efecto corona utiliza cargas eléctricas para acelerar partículas cargadas que luego chocan contra otras partículas, alejándolas.

La idea de blindaje que no son simples paredes es útil para la renovación constante en lugar de desgastarse y ser más fuerte que la mera materia. Algo que es realmente genial de ver demostrado es el uso de superconductores para " fijar " un objeto en una posición definida en el espacio entre sí, con una brecha considerable entre ellos pero actuando como un objeto sólido.

Entonces, haz que un enjambre de pequeños imanes rodee la nave, a cierta distancia entre sí pero con suficientes capas para que el enjambre sea opaco. Una roca entrante golpeará una de las placas y no atravesará el enjambre. Cada placa magnética está cubierta con material esponjoso, por lo que el golpe acelerará la placa sin (típicamente) romperla. Las placas están lo suficientemente separadas para que no choque con otra. Pero, el trozo desplazado está suelto y no fracturó un objeto normal grande como un escudo de materia simple. Después de absorber la energía, el superconductor toma la energía mientras ralentiza el movimiento y luego la devuelve a su posición correcta.

Las placas se pueden hacer con costuras débiles que las cruzan donde se romperán de manera controlada si se golpean demasiado fuerte; y cada pieza sigue siendo controlable como parte del enjambre.

El enjambre se puede reconfigurar dinámicamente para reforzar la dirección en la que se esperan impactos, como la dirección de desplazamiento o dónde se han detectado escombros.

He visto el mantenimiento de la estación del superconductor explicado como posible para un componente estructural que no se "romperá" pero que puede volver a su posición correcta después de haber sido sobrecargado. Usar un enjambre para protegerse es una idea original.

Los fanáticos de las Conferencias de Navidad de RI reconocerán esta demostración . Aquí hay una descripción general que toca todas las bases. No pude encontrar un video de la demostración particular que me inspiró ilustrando la fuerza de tales enlaces para elementos estructurales en la construcción espacial.

Véase también esta publicación . Consulte este documento para obtener más información sobre la fijación de flujo para la construcción de espacios.

El físico Michio Kaku analiza algunas posibilidades de blindaje en la pág. 9-10 de su libro Physics of the Impossible , que se puede ver en Google Books aquí :

Sin embargo, el problema con la soldadura por haz de electrones es que debe realizarse en el vacío. Este requisito es bastante inconveniente, porque significa crear una caja de vacío que puede ser tan grande como una habitación entera.

El Dr. Herschcovitch inventó la ventana de plasma para resolver este problema. Con solo 3 pies de altura y menos de 1 pie de diámetro, la ventana de plasma calienta el gas a 12,000 °F, creando un plasma que queda atrapado por campos eléctricos y magnéticos. Estas partículas ejercen una presión, como en cualquier gas, que evita que el aire entre en la cámara de vacío, separando así el aire del vacío. (Cuando se usa gas argón en la ventana de plasma, brilla de color azul, como el campo de fuerza en Star Trek ).

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Pero, ¿se puede usar la ventana de plasma como un escudo impenetrable? ¿Puede resistir una explosión de un cañón? En el futuro, uno puede imaginar una ventana de plasma de mucho mayor poder y temperatura, suficiente para dañar o vaporizar los proyectiles entrantes. Pero para crear un campo de fuerza más realista, como el que se encuentra en la ciencia ficción, se necesitaría una combinación de varias tecnologías apiladas en capas. Es posible que cada capa no sea lo suficientemente fuerte por sí sola para detener una bala de cañón, pero la combinación podría ser suficiente.

La capa exterior podría ser una ventana de plasma sobrealimentada, calentada a temperaturas lo suficientemente altas como para vaporizar los metales. Una segunda capa podría ser una cortina de rayos láser de alta energía. Esta cortina, que contiene miles de rayos láser entrecruzados, crearía una red que calentaría los objetos que la atravesaran, vaporizándolos efectivamente. Hablaré más sobre los láseres en el próximo capítulo.

Y detrás de esta cortina láser, uno podría imaginar una red hecha de "nanotubos de carbono", pequeños tubos hechos de átomos de carbono individuales que tienen un átomo de espesor y que son muchas veces más fuertes que el acero. Aunque el récord mundial actual para un nanotubo de carbono es de solo unos 15 milímetros de largo, uno puede imaginar el día en que podríamos crear nanotubos de carbono de longitud arbitraria. Suponiendo que los nanotubos de carbono se puedan tejer en una red, podrían crear una pantalla de enorme fuerza, capaz de repeler la mayoría de los objetos. La pantalla sería invisible, ya que cada nanotubo de carbono tiene un tamaño atómico, pero la red de nanotubos de carbono sería más fuerte que cualquier material ordinario.

Entonces, a través de una combinación de ventana de plasma, cortina láser y pantalla de nanotubos de carbono, uno podría imaginarse creando una pared invisible que sería casi impenetrable por la mayoría de los medios.

Sin embargo, incluso este escudo de múltiples capas no cumpliría por completo con todas las propiedades de un campo de fuerza de ciencia ficción, porque sería transparente y, por lo tanto, incapaz de detener un rayo láser. En una batalla con cañones láser, el escudo multicapa sería inútil.

Para detener un rayo láser, el escudo también necesitaría poseer una forma avanzada de "fotocromática". Este es el proceso utilizado en las gafas de sol que se oscurecen por sí solas al exponerse a la radiación UV. Los fotocromáticos se basan en moléculas que pueden existir en al menos dos estados. En un estado la molécula es transparente. Pero cuando se expone a la radiación ultravioleta, cambia instantáneamente a la segunda forma, que es opaca.

Algún día podríamos usar la nanotecnología para producir una sustancia tan resistente como los nanotubos de carbono que pueden cambiar sus propiedades ópticas cuando se exponen a la luz láser. De esta manera, un escudo podría ser capaz de detener un rayo láser, así como un rayo de partículas o un cañón. En la actualidad, sin embargo, no existen fotocromáticas que puedan detener los rayos láser.

Además, los metamateriales se han utilizado para crear "capas de invisibilidad" que desvían la luz a su alrededor, como en el siguiente gráfico idealizado:

Actualmente, estos solo funcionan para "encubrir" objetos muy pequeños en frecuencias de luz no visibles muy específicas, pero los científicos esperan en el futuro expandir la tecnología a objetos más grandes y una mayor gama de frecuencias. Entonces, potencialmente, una tecnología como esta podría adaptarse para desviar los láseres alrededor de un objeto. También existe una idea análoga basada en metamateriales llamada "espejo universal" que reflejaría los rayos de luz entrantes en la dirección de su fuente. Este artículo sobre el "espejo universal" menciona específicamente que podría tener aplicaciones en el blindaje láser:

El metamaterial también podría actuar como un escudo agresivo, protegiendo objetos de los sistemas láser de alta energía basados ​​en aviones, que está desarrollando Boeing, al hacer rebotar el rayo láser en su fuente.

Finalmente, si desea ingresar a tecnologías de un futuro mucho más lejano, potencialmente podría ser posible crear algo como una capa de invisibilidad al establecer una capa delgada de "materia exótica" que doblaría el espacio-tiempo de una manera que desviaría todo lo entrante. luz, como se discute en este documento . Esta es una idea puramente teórica que requeriría que una civilización fuera capaz de crear y controlar densidades muy altas de materia exótica con propiedades que los físicos actuales no están seguros de que sean físicamente posibles , de maneras que también permitirían otras en el futuro lejano. tecnologías como la "burbuja warp" de Alcubierre que permitiría una forma de viaje más rápido que la luz.

Escudos de plasma

Boeing

El sistema propuesto por Boeing implica el uso de una combinación de láseres, electricidad y microondas para calentar rápidamente el aire entre el vehículo y la explosión. Este calor crea un escudo de plasma que es más denso que el aire circundante y capaz de desviar o absorber la energía de la onda expansiva entrante.

Investigación de naves espaciales universitarias

Tendría que haber una malla de alambre fuera de la nave espacial y encerrando la nube de plasma. La electricidad suministrada a la malla mantendría una corriente eléctrica en la nube de plasma y ayudaría a confinarla cerca de la nave espacial.

Escudo espacial doblado.

La gravedad generalmente se considera como una fuerza, por lo que afirmo que cumple con el requisito de esta pregunta. La gravedad no es una fuerza real sino aparente: la gravedad surge como consecuencia de la capacidad de la masa/energía para producir inhomogeneidades en el espacio: espacio doblado.

Para hacer el escudo espacial doblado, usaría mucha materia negativa en la forma en que se propone para hacer la unidad de Alcubierre.

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

En lugar de exceder la velocidad de la luz dentro de un marco de referencia local, una nave espacial atravesaría distancias contrayendo el espacio frente a ella y expandiendo el espacio detrás de ella, lo que resultaría en un viaje efectivo más rápido que la luz. Los objetos no pueden acelerar a la velocidad de la luz dentro del espacio-tiempo normal; en cambio, la unidad de Alcubierre cambia el espacio alrededor de un objeto para que el objeto llegue a su destino más rápido de lo que lo haría la luz en el espacio normal sin romper ninguna ley física.

Si tiene la tecnología para hacer el disco, hacer un escudo de energía sería mucho más fácil. Doblarías el espacio alrededor de la nave de tal manera que la energía o la materia que ingrese por un lado del campo continuaría su camino, pero se enrutaría a través del espacio doblado alrededor de la nave y saldría por el otro lado. Esto es ingenioso porque funciona igualmente bien para partículas en movimiento o radiación electromagnética. Incluso las partículas muy energéticas que se mueven a velocidades relativistas serían desviadas de manera efectiva. La energía de la partícula o radiación permanece mientras continúa a través del espacio doblado, sale por el otro lado y se aleja de la nave.

Un efecto secundario de este escudo es que también sería un dispositivo de camuflaje: la nave dentro de este escudo es invisible. No estoy seguro de qué hace la energía emitida por la nave cuando golpea el interior del escudo.

Un experimento mental interesante: ¿qué sucede si una nave con un campo como este choca contra un objeto más grande? La masa que impacta en el campo espacial doblado se enruta a través de él. ¿Podría una nave con un escudo espacial doblado volar a través de materia sólida? Si cerró alguna ventana en el escudo, ¿podría volar a través de una estrella?

Pensando más en el concepto: una nave podría usar la misma materia negativa para su motor warp y sus escudos. Pero las cosas deben reorganizarse para que sirvan a estos diferentes propósitos. Para activar la unidad, debe quitar el escudo y mover el negmat al lugar específico que usará para generar su unidad. Si sales de warp, los servos tardarán un tiempo en redistribuir la masa alrededor de la nave y generar tus escudos. Esto ayuda a que los barcos así equipados sean menos dominados y divinos: no puedes simplemente deformarte de manera invisible e intocable de un lugar a otro.

El escudo de ciencia dura más común que he encontrado en la ficción es la armadura ablativa. No es muy elegante, pero rodear su nave con múltiples capas de espuma endurecida proporciona una superficie no crítica para atrapar las partículas que atraviesan sus campos magnéticos externos y las defensas de enjambre internas. A medida que estas partículas se acumulan, proporcionan capas adicionales de material absorbente de impactos para mantener las partículas cada vez más grandes alejadas del caparazón atmosférico de su nave y otros sistemas vitales.

Si atraviesan partículas realmente grandes, su armadura de espuma puede incluso romperse durante el impacto, alejando la mayor parte del impulso y la masa de la colisión de su casco. Luego, los dispensadores automáticos de espuma en la superficie de los cascos pueden reemplazar las capas que faltan, preparando su barco para futuros impactos.

Al llegar a su destino, puede hacer vibrar el casco para sacudir la espuma restante o acercar el enjambre para raspar la espuma de afuera hacia adentro.

Esencialmente, no hay nada en la ciencia dura más allá de algunas de las ideas con magnetismo y plasma. Las defensas activas (misiles interceptores, láseres, etc.) son más plausibles pero siguen siendo complicadas.

El simple hecho de esquivar y salir del camino es sorprendentemente efectivo, hay mucho espacio y sin atmósfera para llevar las ondas de choque, los casi accidentes causan muy poco daño.

Si tiene control gravitacional en su universo, entonces no es ciencia dura, pero puede ver que los campos de gravedad manipulados son plausibles como mecanismo de defensa. ¡Podrían desviar el fuego entrante lejos de tu nave o incluso absorberlo en agujeros negros en miniatura!

Si está buscando algo basado en la energía, podría hacer un escudo de luz dura al tener una nube de rubidio alrededor de la nave y tener láseres débiles que disparen unos pocos fotones a la vez (o aumenten la escala, la investigación está disponible) para crear una dura construcción ligera. Aquí está el artículo sobre el experimento para generar luz dura: http://www.nature.com/nature/journal/v502/n7469/full/nature12512.html Y un artículo de noticias para el resumen: https://www.sciencedaily.com /releases/2013/09/130925132323.htm