Cómo crear armas similares a láseres espaciales 'visibles'

La respuesta de JordiVilaplana sobre el plasma es impecable, pero me gustaría extenderla un poco más.

Además del plasma de alta velocidad , puedo imaginar dos otros dos tipos de armas espaciales que cumplen con sus criterios:

Cañón de riel:

Un cañón de riel utiliza un sistema electromagnético para acelerar una pieza de metal (preferiblemente algo bastante pesado y duradero como el tungsteno) a velocidades muy altas (desde unos pocos miles de km/h hasta velocidades relativistas; en su caso, cuanto más bajo, mejor ), y durante este aceleración, la pieza de metal se calienta a una temperatura enorme, por lo que está brillando caliente . Creo que los pernos de metal caliente brillante se parecerían mucho a las rondas de bláster de Star Wars.

Armas normales con munición trazadora:

(Puede ver un video para una mejor comprensión. Editar: Aquí hay un mejor video gracias a @AndyD273)

La munición trazadora son balas o proyectiles de calibre de cañón que se construyen con una pequeña carga pirotécnica en su base. Se disparan con armas normales y se construyen para dejar rastros de luz en el aire como si fueran dibujos animados.

Bonificación: ¿por qué usarías munición trazadora? Para facilitar la focalización. Verá que el espacio es grande, quiero decir realmente grande, y su objetivo es relativamente pequeño. Si quieres golpearlo desde un kilómetro más o menos con una ronda que solo va de 6 a 800 m/s, deberías disparar muchos y deberías poder rastrear su trayectoria general.

Sobre la tecnología de escudo:

Yo votaría por una solución SF en este caso, a saber, la nanotecnología. Con la nanotecnología, puede (teóricamente) crear una capa de nanobots alrededor de su vehículo (incluso una transparente), que puede repararse a sí misma siempre que pueda proporcionar "energía de protección" y nanobots de reemplazo.

¿Por qué no láseres?

La respuesta corta es que no importa lo que nos diga la ciencia ficción, los láseres apestan en las peleas espaciales. Los láseres son radiación electromagnética, por lo que pierden energía según la ley del cuadrado inverso . lo que significa que un láser que es mortal desde 100 metros es solo una broma desde 200 my apenas se puede ver desde 2 km, mientras que un proyectil físico que causa el mayor daño usando energía cinética prácticamente no perderá energía con el viaje que hace.

CAÑONES DE PLASMA

Que son, en realidad, la tecnología detrás de los blasters de Star Wars. Creo que se ajusta a todos sus requisitos:

• Es fácilmente detectable debido a la alta firma térmica de su "bala".
• Puede volar a la velocidad que quieras, incluso la bala de un arma de 9 mm te dará aproximadamente 1 segundo hasta que te alcance si se dispara a 1 km. Pero hay que verlo venir y recordar: cuanto más rápido, mejor.
• Una explosión de plasma es como una bala, la disparas en línea recta, no tiene un sistema de guía.
• Si la tecnología es lo suficientemente avanzada y miniaturizada, incluso puedes construir pistolas de mano.
• Depende no solo del cañón, sino de las defensas del objetivo. Dispara 1 oz de plasma de carbono a un escudo de acero de 1 m de espesor y no harás casi nada. Dispara 1 libra de plasma de hierro a un conejo y lo eliminarás de la existencia.

Desafortunadamente, una explosión de plasma no es como una bala o un guijarro tirado por una honda, no es solo su energía cinética lo que debe preocuparte. Una explosión de plasma es un montón de materia concentrada e ionizada a alta temperatura, por lo que puede derretir el casco de su caza estelar y provocar algunos trastornos electromagnéticos.

Las placas de armadura pesadas serían efectivas contra pequeñas explosiones, pero aún pueden calentarse si son golpeadas por muchas explosiones, por lo que agregaría dos mejoras:

• Escudos EM : un campo electromagnético lo suficientemente fuerte alrededor del caza espacial debería poder desviar las explosiones de plasma.
• Sistema de ciclo de calor interno : en el espacio no hay aire que pueda enfriar tu nave, pero debes distribuir el calor en el área afectada para minimizar sus efectos. Coloque una tubería de fluido refrigerante a través de su casco.

Sin duda, una explosión de plasma requiere más energía que un rayo láser, pero es mucho más eficaz. Tal vez sus ejércitos espaciales comenzaron a usar armas láser, y tal vez terminaron con elegantes naves espaciales con casco de espejo. Luego, un genio intentó disparar una ráfaga de plasma a una nave espacial y ganó mucho más que 7 años de mala suerte cuando el casco del espejo de la nave ganó un agujero no tan elegante.

Para obtener información básica sobre el combate espacial y el armamento, lea Atomic Rocket's: Space War y los materiales de seguimiento sobre el armamento. De hecho, deberías hacer eso antes de leer más de mi respuesta.

Un breve resumen de la ciencia es:

1. Los luchadores no son realistas.
2. El sigilo no es realista
3. Los escudos no son realistas.
4. La armadura no es práctica.
5. Todas las armas vienen de 2 formas básicas (energía dirigida o proyectil) con mucha variedad.

Voy a desafiarte en tus limitaciones (por ejemplo, sin láseres). Creo que podría haber una manera de obtener lo que quieres y conservarlo.

sobre las armas

Habrá dos categorías principales de armas, armas de energía dirigida (esto incluye láseres) y proyectiles (esto incluye pistolas, misiles y cualquier otra cosa que no sea un arma de energía dirigida).

Láseres

La mayor parte de lo que tengo que decir sobre los láseres se aplica igualmente a otros tipos de armas de energía dirigida (por ejemplo, haces de partículas de varios tipos).

Olvida todo lo que has visto en SciFi sobre láseres espaciales. El láser más eficaz es el que tiene mucha potencia y un gran espejo primario para enfocar el haz a distancia. Por lo tanto, un láser tipo Traveler RPG "montado en la columna" con dos torretas emergentes (una a cada lado de la nave) podría ser la forma de lograrlo. Esto le da 1 cavidad láser con dos aberturas. Uno puede estar haciendo el seguimiento de objetivos mientras que el otro se encarga de los disparos.

El "montaje espinal" podría ser un láser de electrones libres (FEL) para que pueda sintonizar el láser a cualquier longitud de onda (por ejemplo, por razones de haz, esto probablemente será de rayos X). Es posible que obtenga un tiro mortal efectivo en un barco del mismo tamaño hasta una distancia de 1 minuto luz (11 millones de millas o 18 millones de km).

El haz viaja a la velocidad de la luz (o para haces de partículas, lo suficientemente cerca como para que le resulte difícil notar la diferencia). La orientación es tan buena como la física lo permite. Es decir, a una distancia de 1 minuto luz, su objetivo tiene 2 minutos para salir del camino de su fuego entrante.

Proyectil

Los proyectiles en realidad cubren un par de grupos diferentes. Armas con propulsión y guiado y las que no. Puede llamar armas con bajo empuje pero alto$\Delta V$torpedos y armas con alto empuje pero bajo$\Delta V$misiles Ambos requerirían orientación.

Para garantizar que una falla cercana mataría al objetivo, la mayoría de estos incluirán una ojiva nuclear. Tenga en cuenta que una falla de 1 km con una ojiva nuclear significa que no hay daño al objetivo. Incluso puede fallar por 100 m y no infligir un daño significativo (dependiendo del tamaño de la ojiva).

Una alternativa a los proyectiles con propulsión y guía serían los proyectiles completamente tontos. Todos estos (los de propulsión química, las pistolas gauss/de bobina, las pistolas de riel, las pistolas de gas, etc.) pueden clasificarse como "armas". El problema con estos es que en realidad solo son buenos para distancias cortas. Contra un enemigo que maniobra a un rango de 1 minuto luz, casi no tienes la capacidad de alcanzar un objetivo con él, sin importar cuán buena sea la orientación de tu computadora.

Una alternativa a los luchadores

El sitio de Atomic Rocket afirma que los luchadores no tienen sentido. El piloto en realidad reduce significativamente la capacidad de supervivencia de la plataforma. Sin embargo, el concepto de luchadores sigue teniendo sentido: proyecta armas en lugares demasiado peligrosos para tu gran crucero espacial.

Así que usan la idea de un autobús Kinetic Kill Vehicle. Es un "autobús de misiles" que conduce los misiles de pasajeros a una envolvente de compromiso para que la propulsión y la guía a bordo del misil puedan completar la intercepción de la nave enemiga.

• Es posible que el autobús KKV use un empuje alto bajo$\Delta V$motor mientras que los misiles proporcionan un alto empuje, bajo$\Delta V$motor para las maniobras terminales.
• Es posible que el bus KKV proporcione potencia informática adicional y ayudas de penetración para distraer los sistemas defensivos de su objetivo.
• Es posible que el autobús KKV proporcione telemetría e información de reconocimiento a la nave nodriza. Lo que lo hace valioso en la batalla incluso después de que pasa volando por el barco objetivo.
• Es posible que el bus KKV también intente interceptar un objetivo si el objetivo está en el sobre de participación del bus KKV.

Independientemente de lo que pongas, el autobús KKV está en un viaje de ida. Los costos de energía para lograr que regrese serían demasiado altos. Si lees los libros de Honor Harrington , este sería muy parecido al "Apollo" que lanzan con sus salvas de misiles como nodo de control.

Algunas ventajas

Un autobús KKV tiene varias ventajas sobre los "cazas espaciales" y comparte todas las ventajas de un "caza espacial" tripulado. La primera es que pueden maniobrar a aceleraciones significativamente más altas que cualquier nave tripulada, posiblemente hasta aceleraciones de 10.000 g. No necesitan llevar ningún equipo de soporte vital para mantener vivo a un humano. Lo mejor de todo es que no necesitan ningún equipo para la recuperación, cada uno es prescindible con todo lo que eso significa para el rendimiento, el tamaño, el costo, etc.

Usar un autobús KKV para entregar un MITW (múltiples armas dirigidas de forma independiente) en lugar de simplemente lanzar esas armas en masa tiene algunas ventajas. La primera es que el vehículo puede llevar equipo adicional para mejorar el desempeño de esos misiles (sensores, ayudas a la penetración, comunicaciones, etc.). La segunda es que para compromisos con cinemáticas desfavorables, el autobús KKV puede usar una propulsión diferente (alto impulso) para proporcionar el total necesario$\Delta V$requerido para una intercepción.

Esto no hace que un autobús KKV sea un requisito para tan alto$\Delta V$misiones: un luchador de guerra inteligente podría proporcionar a su lado misiles de varias etapas en los que la primera etapa tenía una altura similar$\Delta V$capacidades. Sin embargo, el autobús KKV proporciona un poco más de flexibilidad que simplemente ampliar el alcance de los misiles.

El compromiso

En el combate espacial hay ciertas ventajas que van de la mano con las diferentes proporciones de aspecto de enfrentamiento.

General

Una lista muy no exhaustiva:

1. Una persecución de cola favorece al atacante porque el atacante siempre puede girar dentro del radio de giro de los defensores.
2. Una persecución a la cola favorece al defensor porque los enfrentamientos con proyectiles requieren menos$\Delta V$para golpear al enemigo (puedes dejar minas en el camino de tus oponentes).
3. Los enfrentamientos frontales favorecen las armas de energía dirigida sobre los proyectiles (es difícil que las armas de proyectiles intercepten con éxito).

Energía Dirigida vs. Proyectil

La nave láser (energía dirigida) intentará acercarse lo suficiente a la nave de proyectiles para que su láser pueda matar y para que el retraso de la velocidad de la luz sea lo suficientemente corto como para que el láser pueda golpear a la otra nave antes de que se mueva. Mientras el enemigo dispara misiles, el rayo se encargará de disparar cualquier misil que parezca estar dentro de un envolvente de ataque efectivo. Se dará prioridad a atacar el autobús KKV antes de que lance su carga útil de misiles. Una torreta adquirirá un nuevo objetivo mientras la otra torreta dispara. Tan pronto como se destruya el objetivo actual, el rayo cambiará de torreta y los roles se invertirán.

La nave de proyectiles (energía cinética) intentará mantenerse fuera del alcance efectivo de la nave láser. Dispararán una andanada de autobuses KKV a la nave láser. Intentarán saturar las defensas de la nave láser. Una nave láser podrá disparar más tiros que una nave de proyectiles, por lo que la nave de proyectiles debe completar la saturación de defensa lo más rápido posible. Después de un enfrentamiento, la nave de proyectiles deberá reponer sus inventarios.

Armas visibles para la tripulación humana

En lugar de hacer que las armas sean visibles (¡especialmente en el rango de 11 millones de millas!), lo que la tripulación humana podría estar viendo es la proyección de sus computadoras defensivas del punto de mira del enemigo.

Alternativamente, si la nave enemiga está disparando proyectiles directamente o los misiles se acercan a ti, entonces tus sistemas defensivos definitivamente rastrearán esos objetos y proporcionarán a la tripulación humana trayectorias probables. Para proyectiles con propulsión, el resultado será una forma tridimensional que representa las capacidades de propulsión de las municiones entrantes (esto a veces se denomina canasta, pero generalmente no tiene forma de canasta). CJ Cherryh proporciona un excelente tratamiento de las ubicaciones probables de naves y armas en función de los datos más recientes, las capacidades de hardware conocidas y los retrasos a la velocidad de la luz.

Si el enemigo está disparando armas de energía dirigida, obviamente no verás mucho del rayo a menos que te golpee, pero es posible que si tus sensores son lo suficientemente buenos, podrían detectar el paso de un arma láser poderosa basada en los reflejos de polvo y gas. La computadora también podría proporcionar esa información a la tripulación.

La tripulación tendría hasta minutos para responder a las amenazas.

Resumen

Básicamente, en lugar de hacer que las armas sean visibles a simple vista, el sistema de información de combate superpone toda su información en el mapa/pantalla y proporciona a la tripulación humana información sobre trayectorias probables, errores de láser, puntos de mira, etc.

Si su enemigo le está apuntando con un láser FEL de varios gigavatios y su punto de mira probable está en el puente, le daría a la tripulación de la nave la misma sensación que si vieran rondas trazadoras entrantes de esa misma nave.

Como mencionaste, después de disparar cualquier proyectil tendrás que obtener un retroceso. Para evitar eso, podrías hacer que tus proyectiles se aceleren solos (como cohetes). Un disparo consistiría en soltar el proyectil y esperar a que acelere hacia su objetivo, lo que podría tardar unos segundos y dar al piloto algo de tiempo para esquivar el disparo si su nave es lo suficientemente ágil. Debido a la velocidad creciente del proyectil, sería difícil anticipar todos los parámetros y disparar a un objetivo a una distancia inusual.

Este sistema podría funcionar para cualquier tipo de proyectil, siempre que pueda fabricar propulsores de cohetes del tamaño adecuado.

Me imagino que las armas de energía típicas de ciencia ficción "parecidas a un blaster" producen explosiones de partículas inestables y dañinas que se descomponen con el tiempo. Esta descomposición produce bajas cantidades de radiación no ionizante como subproducto, hasta el espectro visible inclusive. La cantidad de radiación de la descomposición de las partículas es demasiado débil para causar un daño significativo.

Con el tiempo (y por lo tanto la distancia), gran parte de la explosión de partículas se ha desintegrado en fotones de baja energía que ya no es viable. Esto explica su alcance efectivo limitado.

La descarga inicial de un blaster produce una ráfaga distinta de ondas de radio. Todos los barcos militares llevan equipo fácilmente disponible que determina la ubicación de la ráfaga de RF, traduciéndola en un ruido audible para la tripulación o el piloto. Los diferentes tipos de blasters tienen diferentes firmas de RF (y, por lo tanto, producen un ruido diferente en el software de traducción), lo que permite a la tripulación y a los pilotos determinar si la fuente es hostil o amistosa.

Bueno, yo estaba con esta misma pregunta en mente, pero busque videos sobre star wars y encontre este: https://www.youtube.com/watch?v=1po2ut5zi0Y

Como dice, un "bláster" (el término real sería un "Cañón de riel de plasma") podría expulsar una "burbuja" de plasma a 200 km/sy alcanzar temperaturas más altas que el sol. Él explica con más detalles, deberías comprobarlo.