Какие раны на самом деле может нанести импульсное лазерное оружие?

Лазеры и другое тепловое оружие в научной фантастике часто неверно представляют в том, как они наносят урон. Обычной реакцией на тепловое оружие, такое как световые мечи, лазерные винтовки и плазменное оружие, является утверждение, что они сами прижигают рану. Однако после проведения медицинской процедуры с помощью режущего инструмента, работающего на нагревании, инструмент не прижег рану, она сильно кровоточила до конца процедуры, когда они снизили температуру и использовали тепло в течение длительного периода времени, чтобы фактически прижечь рану с помощью тот же инструмент. Теперь такой маленький инструмент не означает, что научно-фантастическое тепловое оружие не будет прижигать, но это вызывает сомнения в том, что оно будет прижигать только потому, что оно основано на тепле. И любая информация, которую я нашел на эту тему, была либо эхо-камерой, либо неясной, как она действительно подействует на человеческую плоть.

Оружие, которым собирается ударить один из моих персонажей, испарит значительное количество мяса где-то на его туловище одним импульсным взрывом, и я хочу посмотреть, какую рану он реально оставит. Моя текущая идея выглядит так:

  • лазер испаряет кожу и немного мяса под ней, создавая по существу взрыв.
  • мясо, которое не испарилось, сожжено и обуглено. Эта часть расширится из-за тепла и сожмет область, так как ей некуда идти. Это прижгло бы рану, если бы не вода. Вода внутри кипятится и создает разрывы и разрывы в обожженной области, расширяясь и вытекая. Дальнейшее движение, вероятно, сломает более хрупкую обугленную область и вызовет новые разрывы и разрывы.
  • за пределами участка ожога 3-й степени есть ожог второй и первой степени, когда жар спадает.
  • ударная волна от взрыва рвет и разрывает сгоревшую часть, когда она горит. Ударная волна проникает глубже и вызывает разрыв кровеносных сосудов, повреждая любую ткань, на которую она наткнется. Кровь, которая не собирается внутри, найдет свой путь через разрывы и разрывы, сделанные в сожженных участках, вызывая кровотечение из раны.

Теперь это мое предположение, и у меня нет ничего, чтобы подтвердить его. Итак, мой вопрос: может ли кто-нибудь дать заслуживающий доверия отчет о том, что здесь действительно произойдет?

Имейте в виду, что большинство тепловых ран в наши дни не испаряют части плоти и возникают в результате более длительного воздействия.

Вы проводили какие-то исследования самостоятельно? Я почти уверен, что есть страницы, подробно описывающие механизм лазерных ран.
Я думал, что «импульс» больше связан с такими вещами, как механизм создания лазера, который не может выдержать непрерывное использование (им нужен период охлаждения), или приложение должно быть «замедлено», потому что непрерывное использование вызовет слишком большой ущерб (медицинские применения). Я не могу представить ничего, кроме того, что SciFi считает, что импульсный лазер лучше, чем непрерывный позже, если только он не имеет тех же механических ограничений (механика, как и оптика, перегревается из-за примесей).
@ L.Dutch Я время от времени осматривался и не нашел никакого реального объяснения, какие раны может создать лазер или другое тепловое оружие. В лучшем случае я нашел, в том числе и на этом сайте, людей, утверждающих, что он прижигает раны, но не подтверждающих это. Я думаю, что был один ютубер (Кайл Хилл или что-то в этом роде? Надо проверить), который также сказал, что на самом деле это не прижигание. Но я не могу вспомнить, были ли у него фактические доказательства этого. Как уже упоминалось, я просмотрел современные тепловые травмы, но не нашел ничего конкретного. Кстати: кто такая Моника и для чего ее нужно восстанавливать?
Но, чтобы поддержать комментарий @L.Dutch-ReinstateMonica, подумайте о том, чтобы прочитать эту главу из Princeton Univ. и этот вопрос о Миростроительстве . (Кто такая Моника?... неужели это было так давно? Моника Сиелло была одним из самых уважаемых людей во вселенной SE, модератором ряда сайтов и удивительно уравновешенной. По сути, она спрашивала, как реализовать новые возможности SE "терпеть-всех" [включая использование предпочтительных местоимений] и был немедленно уволен за это. Привел к судебному иску. Плохое juju.)
@JBH в Atomic Rockets упоминают некоторые характеристики работающего лазерного оружия, такие как использование от сотен до тысяч меньших импульсов для максимизации урона. Однако я бы предпочел, чтобы оружие было ближе к научно-фантастическим работам с одним мощным энергетическим импульсом, наносящим урон, а не лазерным импульсом, который в основном вонзается в вашу броню и тело. Это также облегчило бы передачу знаний, например, между лазерами и плазменным оружием.
Мой инженерный опыт говорит, что импульсы всегда нужны для удобства, а не для максимизации чего-либо. Отданная энергия есть отданная энергия. (Это не значит, что в повреждении есть кинетический компонент, например, если у вас есть только 1 кг массы для работы, поэтому вы используете его снова и снова). ясно до следующего импульса), но обожженная кожа не исчезнет сама собой.
Я еще немного поискал (нашел этот классный документ , который на самом деле вам не поможет) и понял, что причина, по которой вы ничего не находите, заключается в том, что лазеры — ужасное решение против людей. Энергозатраты, портативность и т. д. настолько велики, что никто в здравом уме не стал бы пытаться (сегодня) сконструировать боевой лазер для пехотинцев. Они используются, чтобы сбивать машины. Я надеюсь, что ошибаюсь, но я подозреваю, что «логические предположения» — лучшее, что вы можете получить.
Наконец, сколько импульсов в секунду? Как долго длится импульсный "взрыв"? Сколько энергии передается за один импульс? Какова длина волны лазера? Какое фокусное расстояние для луча? Находится ли цель на расстоянии фокусировки или ближе/дальше (имеется в виду потеря эффективности)? Какой диаметр луча? Жидкости и жировая ткань будут испаряться/кипеть, в то время как кожа и мышцы будут гореть. («Взрыв» - это жидкости, ткань создает только обугленный порошок). Бьем ли мы толстого человека (много взрывов) или худого человека (просто сожженное мясо)?
@JBH спасибо, что уже приложили к этому много усилий. Да, потому что тепловое оружие такого рода бесполезно против людей, очень трудно найти какие-либо веские доказательства того, что произойдет, поэтому вся информация по этому вопросу обычно сводится к тому, что «оно прижигает». Вот почему я задаю вопрос в надежде найти аналог, независимо от того, что это настоящая плазма, какое-то электрическое событие, кто-то неправильно повесил голову в БАК (что произошло, но не имеет отношения к этому вопросу) и т. д.
Рассматриваемый лазер будет использовать один импульс, чтобы его было легче использовать не только для моей истории, но и для плазменного и лазерного оружия, обычно встречающегося в художественной литературе. Я бы предположил, что в тот момент, когда лазер достаточно силен, чтобы создать значительное испарение (скажем, несколько пальцев, испаренных плоти), любой более мощный взрыв будет иметь такой же эффект на тело, но в большем масштабе. Это означало бы, что фактическое содержание энергии после этого не имеет значения для точного ответа на вопрос о характере раны, я потом выясню, насколько большой я хочу рану.

Ответы (1)

Лазерный свет имеет особенность состоять из фотонов, имеющих одинаковую частоту и фазу. Это приводит к довольно интенсивному взаимодействию между излучением и веществом.

Для более точного ответа необходимо знать облучаемую подложку, длину волны лазера, его рабочий цикл, частоту повторения и параметры мощности. Тогда для очень больших энергий импульса необходимо также учитывать нелинейные эффекты, которые начинают становиться существенными.

Чтобы оставаться на общем уровне, как только фотоны поглощаются поверхностным слоем цели, они создают локальный избыток энергии. Этот локальный избыток может иметь некоторые интересные последствия, некоторые из которых вы уже изложили в своем вопросе:

  • он может превратить поверхностные слои в плазму, что приведет к так называемой лазерной абляции (более вероятно, с УФ-лазерами и выше, где каждый фотон может легко отрывать электроны от внешних оболочек)
  • это может повысить локальную температуру (более вероятно, с ИК-лазерами), испаряя низкокипящие материалы, такие как вода. Внезапное расширение воды может затем создать ударные волны в материале, срывая поверхностные слои и/или «вбивая» более глубокие слои.

Лазерная хирургия глаза использует описанный выше принцип: создавая ударные волны в жидкой среде глаза, сетчатка «забивается» на место, или ударные волны в роговице могут лишить ее некоторых слоев, чтобы изменить ее профиль.

Насколько длительны эффекты, зависит от комбинации энергии импульса и продолжительности воздействия. Конечно, при хирургическом применении эффект адаптируется к желаемому результату при минимизации побочного ущерба.

При случайном/вредном воздействии ситуация меняется. Например, в студенческие годы я случайно поместил свое предплечье на оптический путь лазера Nd-YAG, испуская наносекундные импульсы по несколько наноджоулей каждый, ловя импульсы длительностью в несколько секунд: это было похоже на укус осы, плюс запах жженых волос, в то время как тот же лазер, ударяющий по медной мишени, звучал так, будто кто-то ударил по ней молотком. Затем я видел кадры, на которых куриную грудку облучали инфракрасным лазером мощностью в несколько киловатт: много дыма и сквозная дырка прожигалась за секунды.

Вышеизложенный далеко не исчерпывающий ответ, но он должен дать вам общее представление о том, что происходит на сцене, когда мы говорим о лазерном взаимодействии с материей.

Упростил бы ответ, если бы я изменил вопрос на нагретую плазму? Поскольку это, по сути, конечный результат использования лазера в моей истории на месте удара. Количество повреждений, естественно, будет зависеть от содержания энергии, но я предполагаю, что в определенный момент более высокое содержание энергии будет просто означать тот же тип раны, но в увеличенном масштабе. Так же, как винтовочная пуля калибра 5,56 имеет такие же профили повреждений, как и пуля калибра 7,62, только в увеличенном масштабе. Именно этого я и добиваюсь: получить общее представление о том, какую рану нанесет оружие мгновенного испарения мяса.
@ Демиган, чтобы плазма находилась в контакте с объектом в течение значительного времени, она должна находиться в вакууме, что, конечно, вызывает другие виды повреждений.
Хм. Это заставляет меня хотеть провести тест «хот-дог против лазерного резака», о котором я думал пару лет. Это было бы просто, просто бросить размороженный хот-дог в лазерный резак и запустить резку и травление, но я все еще не нашел времени. Я знаю, что лазер мощностью 80 Вт будет аккуратно прорезать кожу толщиной 1/8 дюйма с незначительным обесцвечиванием, но она намного толще человеческой кожи и к тому же обработана, поэтому я ожидаю чистого разреза без прижигания.
Какие раны на самом деле может нанести импульсное лазерное оружие?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v