Свойства магнитоудерживаемой плазменной защиты

В сеттинге, который я создаю для игры, я дал одной из фракций плазменный щит и собираюсь переписать код их щитов с нуля. Я хотел пересмотреть игровую механику, чтобы она больше соответствовала тому, как реализованные технологии будут вести себя в реальном мире.

Я не совсем собираюсь делать 100% реалистичную космическую боевую игру, но я хотел убедиться, что все ведет себя в основном так, как в реальном мире. Если что-то окажется непрактичным в соответствии с правилами реального мира, я могу просто сделать это непрактичным в сеттинге.

Рассматриваемые щиты работают, забирая выхлопную плазму, производимую корабельным термоядерным реактором(ами), и выбрасывая ее вокруг корпуса, создавая при этом магнитное поле, удерживающее плазму, содержащуюся в оболочке, вокруг корабля. Даже без плазмы магнитное поле способно защитить пилота/экипажа от космического излучения. Плазма предназначена для защиты от приближающихся снарядов.

Вопросы:

  • Будет ли магнитное поле, необходимое для сдерживания плазмы вокруг корабля, оказывать неблагоприятное воздействие на пилота/экипажа и другие компоненты корабля? Нужна ли кораблю/пилоту/команде какая-либо защита от этого? (забавная ирония в защите от собственных щитов)
  • Как должен выглядеть щит? Или его не будет видно? Сможет ли пилот/экипаж видеть сквозь этот щит без помощи корабельного компьютера?
  • Будет ли потребление энергии зависеть от входящего урона? Или щиты могут быть сдвинуты слишком большим уроном?
  • Потребуется ли кораблю затратить энергию, чтобы предотвратить охлаждение плазмы в космосе?
  • Насколько щит изменит аэродинамику самолета, летящего сквозь атмосферу?

Как щиты будут взаимодействовать со следующими снарядами? Будет ли любой из этих снарядов полностью игнорировать щит? Будут ли некоторые из них бесполезны против щитов? Смогут ли некоторые из них частично обойти щит?

  • Высокоскоростные пули/пули
  • Управляемые и неуправляемые ракеты
  • Сфокусированные электромагнитные волны
  • Лазеры высокой мощности
  • Плазменные снаряды

Я искренне извиняюсь. Пока я печатал этот пост, возникло гораздо больше вопросов, чем я собирался задать. Если кто-то из модераторов считает, что вопросов слишком много для одного поста, я могу попытаться разделить его на второй пост.

Не рекомендуется задавать несколько вопросов одновременно. Я бы сначала дал нам определение щита, а затем спросил бы, как он будет противостоять различным снарядам.
Аналогичное обсуждение, касающееся некоторых ваших проблем: worldbuilding.stackexchange.com/questions/10910/…
Хорошо. Я разделю это позже сегодня.
Мне любопытно, что может заставить кого-то думать, что магнитные поля и плазма могут быть эффективной защитой от свинцовых пуль... Что магнитное поле или горячий ионизированный газ должны делать со свинцовой пулей, летящей на высокой скорости?
@AlexP, предположительно, это будет работать как кевларовый бронежилет. Пули не отскакивают волшебным образом и не поворачиваются в другом направлении из-за кевларовой ауры, скорее, нити сцепляются вместе, и удар пули поглощается, распространяя свою силу на большую часть жилета. Под бронежилетом все еще чувствуется значительная тупая сила, но, надеюсь, она не проникнет в ваше тело... Плазменные щиты будут работать как слои вязкой воды, чтобы поглотить силу снаряда (или что-то в этом роде).
Это может быть вам полезно «Открытие источника быстрого магнитного пересоединения» — sciencedaily.com/releases/2017/03/170331174237.htm — Часть о сдерживании плазмы для термоядерного синтеза.

Ответы (2)

Все зависит от температуры плазмы

Термоядерная плазма может быть нагрета до миллионов кельвинов. Это было бы разрушительно для материальных снарядов, но очень быстро остыло бы. Он будет излучать энергию наружу (сияя, как солнце) и внутрь (нагревая обшивку космического корабля и перегружая его управление тепловым режимом). , что такой щит можно было выдержать разумное время.

Плазма известна своей способностью поглощать или отражать электромагнитное излучение: https://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_stealth

Поэтому плазменный щит мог защитить корабль от электромагнитного излучения. (включая лазеры). Но обычная частота, ниже которой плазма отражает, обычно намного ниже частоты видимого света или рентгеновского излучения (которые можно использовать в лазерном оружии). Для эффективного противодействия лазерным атакам требуется гораздо более плотная плазма. нужны.

Очень сложно удержать плазму с помощью магнитных полей, даже когда магниты могут окружать плазму (как в термоядерном реакторе). Итак, я ожидаю, что много частиц будет просачиваться, и будет постоянно поступать. Если огонь вражеского оружия поглотится плазмой, она нагреется. Если равновесная температура слишком высока, его частицы могут приобрести такую ​​большую скорость, что они покинут магнитное удержание, и экраны сдуются.

Полностью развернутый высокотемпературный плазменный щит насытит пассивные ЭМ датчики корабля и пропустит только активные сканирования, которые имеют более высокую частоту, чем его характеристическая частота электронной плазмы. Вы хотите, чтобы это было высоко, так как вы хотите отражать лазеры, поэтому щит сделает корабль почти слепым.

Единственным реально возможным вариантом кажется не слишком плотное и не слишком теплое облако плазмы. Это можно использовать для скрытности от радаров, но это не означает эффективной защиты от большинства атак. Но, по крайней мере, его можно было поддерживать, не теряя слишком много плазмы или энергии.

Для игры я предполагаю, что у плазменного щита будет длительное время зарядки, в то время как плазма накапливается в магнитной бутылке, которая также имеет чрезвычайно отражающую стенку из суперматериала. Чем больше уменьшают тягу двигателя, тем быстрее она накапливается, и чем больше энергии вы отводите на нагревательные лазеры, тем теплее она становится. В критической точке он разряжается эффектной вспышкой. В зависимости от его температуры, он будет действовать несколько секунд, полностью отражая ЭМ-атаки и уменьшая кинетический урон на 4/5. Если будет получено достаточно ЭМ атаки, она продлится немного дольше. Он наносит терпимые тепловые повреждения кораблю.

РЕДАКТИРОВАТЬ: плазменный щит против плазменного снаряда

Я немного скептически отношусь к плазменному оружию. Радиационное охлаждение и здесь создаст серьезную проблему, и если плазма выстрелит прямо из магнитной пушки, она быстро рассеется во всех направлениях. Но если они решат эту проблему с помощью магнитных полей, вызванных токами, протекающими в самом плазменном снаряде, и создадут жизнеспособное оружие ближнего действия, могут возникнуть некоторые интересные механизмы.

Воздействие такого снаряда на щит было бы очень переменным. В зависимости от того, как поля удержания щита и снаряда соотносятся друг с другом, может случиться практически все что угодно. Мощный снаряд замедляется и сливается со щитом, делая его сильнее. Мог бы он оттолкнуться и рассеяться в пустоте. Мощь прорезает корыто и бьет. Потребуется много компьютерного моделирования, научных исследований и шпионской работы, чтобы определить конфигурации полей вражеских плазменных пушек и найти идеальные конфигурации магнитов щита для противодействия им.

Даже в бою есть поле для творчества. Щитовое ограждение, вероятно, будет иметь опоры и более прочные участки. Так что эффект будет зависеть от того, какая часть космического корабля обращена к противнику, когда вы включаете щиты.

РЕДАКТИРОВАТЬ2:

В некоторых экстремальных ситуациях (например, вражеский корабль схватил нас и попытался взять на абордаж) высокоэнергетический плазменный сигнальный щит можно было использовать и как наступательное оружие. (Если корпус противника пересекает основной объем щита, разряд щита может сжечь его и вызвать ЭМ-повреждения.)

Зачем направлять горячую плазму наружу и позволять внутренней части конденсироваться в более холодную жидкость или даже твердую оболочку? Я имею в виду, что если у вас есть ЭМ-контроллер для создания поля, содержащего этот материал, в любом случае кажется, что было бы относительно легко сохранить магнитную связь оболочки с кораблем и использовать это для защиты от тепловых проблем.
@ Нейт Звучит хорошо. Я не физик плазмы, но я думаю, что наличие жидкой или твердой плазменной оболочки означало бы наличие большой массы в щите и еще больше снижает видимость через него. И я думаю, что излучение и теплопроводность попытаются выровнять разницу температур в щите.
(К вашему сведению: плазма на самом деле не может быть твердой; это фаза горячее, чем газ. Однако при достаточно жестком ограничении она может вести себя во многом так же.) Некоторое количество выхлопных газов должно выйти для создания тяги, поэтому должно быть некоторые средства получить его и прочь. Тем не менее, да, это уменьшило бы массу системы меньше, чем отсутствие захвата (или даже просто захвата меньшего количества) плазмы. Конечно, тепло попытается выровняться, но если внешняя поверхность постоянно пополняется при движении, градиент, вероятно, может поддерживаться. (это лишь некоторые идеи, которые подсказал ваш ответ.)
Мне нравится этот звук этого. Я разговаривал с другими разработчиками о превращении щита в активную защиту вместо пассивной защиты/дополнительной полосы здоровья, и им, похоже, эта идея тоже понравилась. Вероятно, это станет временной неуязвимостью, отключающей почти все остальное.

Это похоже на идею, которую главный инженер вытащил бы из шляпы, чтобы вытащить команду «Звездного пути» из затора, а затем никогда больше не упоминали, хотя это сработало так хорошо. Возможно, вам придется придумать причины, по которым его нельзя просто использовать снова и снова.

Установите некоторые правила игровой механики, сильные и слабые стороны, чтобы плазменные щиты работали как камень-ножницы-бумага. Он побеждает некоторые атаки, но уязвим для других.

Основываясь на вашем описании, вот некоторые возможные механики:

  • Штатные щиты корабля электромагнитные. Это требует энергии, чтобы держать их в рабочем состоянии. Уровень мощности может упасть при использовании других энергоемких технологий, таких как стрельба из электрического оружия или ускорение.
  • Удаление лишней плазмы из двигателей означает, что вам нужно подождать, пока избыток накопится. Вы не можете использовать эту защиту слишком часто, иначе вы фактически начнете истощать плазму, необходимую для путешествия/побега.
  • плазма имеет свои собственные электромагнитные свойства. Выравнивание с магнитными щитами эффективно делает щиты сильнее, используя то же количество энергии, но за счет маневренности. Если он может блокировать частицы оружия и ракеты, ваши двигатели не будут толкать внешний мир.
  • С другой стороны, плазма имеет свои собственные электромагнитные свойства, и вы должны использовать больше энергии для щитов, чтобы удерживать ее на месте.
  • Плазменный щит настолько силен, что обычное оружие не только уничтожается при контакте, но и притягивается к щиту, таким образом, щит может очищать область от приближающихся ракет — однако это работает в обе стороны: вы не можете выстрелить сквозь щиты и ваш собственное метательное оружие может быть обращено к вам.
  • Как только вы выпускаете плазму, она взрывается. Удерживая его в едином пузыре с вашими щитами, вы только задержите взрыв, поэтому, как только щиты упадут, вам нужно будет быстро отойти от плазменного облака. Это может потребовать от вас отказаться от ваших обычных щитов, чтобы перестать тащить за собой плазму.

Одно из первых обсуждений, которое я прочитал на Worldbuilding, было о щитах , и ответы дают много идей о том, как могут работать щиты и какие проблемы у них могут быть.