То же, что и земное, которое хорошо нам служит: магнетизм.

магнитное поле

Сверхпроводник можно зарядить огромным током, который затем действует как огромный постоянный магнит.

Кораблю может потребоваться обработка пыли и газа, движущихся с высокой скоростью относительно корабля, но этот материал не заряжен. Так что заряжайте его: распыляйте электроны, чтобы зарядить пыль (как это делает комнатный ионизатор), или используйте лазер или настроенные микроволны, чтобы вызвать ионизацию газа. Кроме того, можно сказать, что эффект короны увеличивает результаты и сметает больше, чем вы явно ионизировали (хотя не очевидно, что это будет иметь место в почти вакууме).

физический рой, управляемый с помощью закрепления потока

Если вы хотите, чтобы что-то воздействовало на материал рядом с кораблем и служило защитой, вы просите изменить импульс этого материала. Что может сделать это без контакта, так это электромагнетизм или гравитация. То есть "энергетический щит" электромагнитный, другого разумного выбора нет.

С «контактом» вы все еще можете избежать стен, распыляя мелкие частицы. Эффект короны использует электрические заряды для ускорения заряженных частиц, которые затем сталкиваются с другими частицами, отталкивая их.

Идея экранирования, а не просто стен, полезна для постоянного обновления, а не изнашивания, и для того, чтобы быть сильнее, чем просто материя. Что-то, что действительно интересно увидеть, — это использование сверхпроводников для « закрепления » объекта в определенном положении в пространстве относительно друг друга, со значительным промежутком между ними, но действующими как твердый объект.

Итак, пусть корабль окружает рой маленьких магнитов на некотором расстоянии друг от друга, но с достаточным количеством слоев, чтобы рой был непроницаемым. Входящий камень ударит по одной из пластин и не пройдет через рой. Каждая магнитная пластина покрыта губчатым материалом, поэтому удар ускоряет пластину, не ломая ее (как правило). Пластины достаточно далеко друг от друга, чтобы не столкнуться с другой. Но смещенный кусок свободен и не сломал большой нормальный объект, такой как простой щит. Поглотив энергию, сверхпроводник принимает энергию, замедляя движение, а затем возвращает ее в исходное положение.

Пластины могут быть сделаны со слабыми пересекающими их швами, где они будут контролируемым образом ломаться при слишком сильном ударе; и каждая часть по-прежнему управляема как часть роя.

Рой можно динамически реконфигурировать, чтобы усилить направление, в котором ожидается попадание, например, направление движения или место, где были обнаружены обломки.

Я видел, как удержание сверхпроводника на месте объяснялось как возможное для структурного компонента, который не «сломается», но может быть возвращен в свое надлежащее положение после чрезмерного напряжения. Использование роя для защиты — оригинальная идея.

Поклонники Рождественских лекций РИ узнают эту демонстрацию . Вот обзор, который касается всех основ. Я не смог найти видео конкретной демонстрации, которая меня вдохновила, иллюстрирующей прочность таких связей для структурных элементов в космическом строительстве.

См. также этот пост . См. этот документ для получения дополнительной информации о закреплении потока для космического строительства.

Физик Митио Каку обсуждает некоторые возможности экранирования на с. 9-10 из его книги « Физика невозможного» , которую можно посмотреть в книгах Google здесь :

Однако проблема электронно-лучевой сварки заключается в том, что ее необходимо выполнять в вакууме. Это требование довольно неудобно, потому что это означает создание вакуумного бокса, который может быть размером с целую комнату.

Доктор Гершкович изобрел плазменное окно, чтобы решить эту проблему. Всего 3 фута в высоту и менее 1 фута в диаметре плазменное окно нагревает газ до 12 000°F, создавая плазму, удерживаемую электрическими и магнитными полями. Эти частицы оказывают давление, как и в любом газе, что препятствует устремлению воздуха в вакуумную камеру, тем самым отделяя воздух от вакуума. (Когда в плазменном окне используется газ аргон, оно светится синим, как силовое поле в «Звездном пути» .)

...

Но можно ли использовать плазменное окно как непроницаемый щит? Может ли он выдержать выстрел из пушки? В будущем можно представить себе плазменное окно гораздо большей мощности и температуры, достаточное для повреждения или испарения летящих снарядов. Но для создания более реалистичного силового поля, похожего на то, что встречается в научной фантастике, потребуется комбинация нескольких технологий, уложенных друг на друга. Каждый слой может быть недостаточно прочным, чтобы остановить пушечное ядро, но их комбинации может быть достаточно.

Внешний слой может быть плазменным окном с наддувом, нагретым до температур, достаточных для испарения металлов. Второй слой может быть завесой из высокоэнергетических лазерных лучей. Эта завеса, содержащая тысячи перекрещивающихся лазерных лучей, создавала решетку, которая нагревала объекты, проходящие через нее, эффективно испаряя их. Я буду обсуждать лазеры далее в следующей главе.

А за этой лазерной завесой можно представить себе решетку из «углеродных нанотрубок», крошечных трубок, состоящих из отдельных атомов углерода толщиной в один атом и во много раз прочнее стали. Хотя текущий мировой рекорд для углеродных нанотрубок составляет всего около 15 миллиметров в длину, можно представить себе день, когда мы сможем создавать углеродные нанотрубки произвольной длины. Если предположить, что углеродные нанотрубки могут быть вплетены в решетку, они могли бы создать экран огромной прочности, способный отталкивать большинство объектов. Экран был бы невидимым, поскольку каждая углеродная нанотрубка имеет размер атома, но решетка углеродных нанотрубок была бы прочнее любого обычного материала.

Таким образом, с помощью комбинации плазменного окна, лазерной завесы и экрана из углеродных нанотрубок можно представить себе создание невидимой стены, которая будет почти непроницаемой для большинства средств.

Но даже этот многослойный щит не полностью удовлетворял бы всем свойствам силового поля из научной фантастики, потому что он был бы прозрачным и, следовательно, неспособным остановить лазерный луч. В бою с лазерными пушками многослойный щит был бы бесполезен.

Чтобы остановить лазерный луч, щит также должен обладать усовершенствованной формой «фотохроматики». Это процесс, используемый в солнцезащитных очках, которые затемняются сами по себе под воздействием УФ-излучения. Фотохроматики основаны на молекулах, которые могут существовать как минимум в двух состояниях. В одном состоянии молекула прозрачна. Но при воздействии УФ-излучения мгновенно переходит во вторую форму, непрозрачную.

Когда-нибудь мы сможем использовать нанотехнологии для производства вещества, столь же прочного, как углеродные нанотрубки, которые могут изменять свои оптические свойства под воздействием лазерного излучения. Таким образом, щит может остановить лазерный взрыв, а также луч частиц или пушечный огонь. Однако в настоящее время фотохроматики, способные останавливать лазерные лучи, не существуют.

Кроме того, метаматериалы использовались для создания «плащей-невидимок» , которые отражают свет вокруг себя, как показано на следующем идеализированном рисунке:

В настоящее время они работают только для «маскировки» очень маленьких объектов на очень специфических частотах невидимого света, но ученые надеются в будущем распространить эту технологию на более крупные объекты и более широкий диапазон частот. Таким образом, потенциально подобная технология может быть адаптирована для отклонения лазеров вокруг объекта. Существует также аналогичная идея, основанная на метаматериалах, называемая «универсальным зеркалом» , которое будет отражать входящие световые лучи обратно в направлении их источника. В этой статье об «универсальном зеркале» конкретно упоминается, что оно может применяться для защиты от лазерного излучения:

Метаматериал также может действовать как агрессивный щит, защищая объекты от авиационных высокоэнергетических лазерных систем, которые разрабатываются Boeing, путем отражения лазерного луча обратно к их источнику.

Наконец, если вы хотите получить доступ к технологиям гораздо более далекого будущего, потенциально можно создать что-то вроде плаща-невидимки, установив тонкий слой «экзотической материи» , который будет искривлять пространство-время таким образом, чтобы отклонять все входящие потоки. свет, как описано в этой статье . Это чисто теоретическая идея, которая требует, чтобы цивилизация была в состоянии создавать и контролировать очень высокие плотности экзотической материи со свойствами, в которых современные физики не уверены, что они даже физически возможны , способами, которые также позволили бы другим далеким будущим . такие технологии, как «варп-пузырь» Алькубьерре , которые позволили бы эффективно перемещаться со скоростью, превышающей скорость света.

Плазменные щиты

Боинга

Предлагаемая Боингом система включает использование комбинации лазеров, электричества и микроволн для быстрого нагрева воздуха между транспортным средством и взрывом. Это тепло создает плазменный щит, более плотный, чем окружающий воздух, и способный отклонять или поглощать энергию ударной волны.

Университетские исследования космических кораблей

Снаружи космического корабля и вокруг плазменного облака должна быть проволочная сетка. Электричество, подаваемое в сетку, будет поддерживать электрический ток в плазменном облаке и поможет удерживать его вблизи космического корабля.

Согнутый космический щит.

Гравитацию обычно рассматривают как силу, и поэтому я утверждаю, что она отвечает требованиям этого вопроса. Гравитация - это не реальная сила, а кажущаяся - гравитация возникает как следствие способности массы/энергии создавать неоднородности в пространстве: искривленное пространство.

Чтобы сделать искривленный космический щит, вы должны использовать негативную материю примерно так, как ее предлагается использовать при создании привода Алькубьерре.

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

Вместо того, чтобы превышать скорость света в локальной системе отсчета, космический корабль будет преодолевать расстояния, сжимая пространство перед собой и расширяя пространство позади него, что приводит к эффективному путешествию со скоростью, превышающей скорость света. Объекты не могут разгоняться до скорости света в обычном пространстве-времени; вместо этого двигатель Алькубьерре смещает пространство вокруг объекта так, что объект достигает места назначения быстрее, чем свет в обычном пространстве, не нарушая никаких физических законов.

Если у вас есть технология для создания привода, сделать энергетический щит будет намного проще. Вы должны искривить пространство вокруг корабля так, чтобы энергия или материя, входящие с одной стороны поля, продолжали свой путь, но направлялись через искривленное пространство вокруг корабля и выходили с другой стороны. Это удобно тем, что одинаково хорошо работает как с движущимися частицами, так и с электромагнитным излучением. Даже очень энергичные частицы, движущиеся с релятивистскими скоростями, будут эффективно перенаправлены. Энергия частицы или излучения сохраняется, поскольку она продолжается через искривленное пространство, выходит на другую сторону и уходит от корабля.

Побочным эффектом этого щита является то, что он также будет маскирующим устройством: корабль внутри этого щита невидим. Я не уверен, что делает энергия, излучаемая самим кораблем, когда она попадает внутрь щита.

Интересный мысленный эксперимент: что произойдет, если корабль с таким полем протаранит более крупный объект? Через него направляется масса, воздействующая на искривленное космическое поле. Мог ли корабль с изогнутым космическим щитом пролететь сквозь твердую материю? Если он закроет окна в щите, сможет ли он пролететь сквозь звезду?

Если подумать над концепцией — корабль может использовать один и тот же негативный материал для своего варп-двигателя и своих щитов. Но материал должен быть переставлен, чтобы служить этим различным целям. Чтобы активировать диск, вам нужно снять щит и переместить негмат в определенное место, которое вы будете использовать для создания вашего диска. Если вы выйдете из варпа, сервоприводам потребуется время, чтобы перераспределить массу вокруг корабля и сгенерировать ваши щиты. Это помогает сделать корабли, оснащенные таким образом, менее мощными и богоподобными — вы не можете просто невидимо и неприкосновенно перемещаться с места на место.

Самая распространенная научная защита, с которой я сталкивался в художественной литературе, — это абляционная броня. Это не очень элегантно, но окружение вашего корабля несколькими слоями затвердевшей пены обеспечивает некритическую поверхность для улавливания частиц, проникающих через ваши внешние магнитные поля и внутреннюю защиту от роя. По мере того, как эти частицы собираются, они создают дополнительные слои материала, поглощающего удары, чтобы удерживать еще более крупные частицы от атмосферной оболочки вашего корабля и других жизненно важных систем.

Если попадут действительно большие частицы, ваша пенопластовая броня может даже сломаться во время удара, унеся большую часть импульса и массы столкновения от вашего корпуса. Затем автоматические дозаторы пены на поверхности корпуса могут заменить недостающие слои, подготовив ваш корабль к будущим ударам.

По прибытии в пункт назначения вы можете либо вибрировать корпус, чтобы стряхнуть оставшуюся пену, либо подвести рой поближе, чтобы соскребать пену снаружи внутрь.

По сути, в точной науке нет ничего, кроме, может быть, некоторых идей с магнетизмом и плазмой. Активная защита (ракеты-перехватчики, лазеры и т. д.) более правдоподобна, но все же сложна.

Просто уклоняться и уходить с дороги на удивление эффективно, там много места и нет атмосферы, которая может нести ударные волны, близкие к промахам наносят очень мало урона.

Если у вас есть гравитационный контроль в вашей вселенной, то это не точная наука, но вы можете видеть, что манипулируемые гравитационные поля вероятны в качестве защитного механизма. Они могут отклонить входящий огонь от вашего корабля или даже засосать его в миниатюрные черные дыры!

Если вы ищете что-то основанное на энергии, вы можете создать жесткий световой щит, окружив корабль рубидием, а слабые лазеры испускают несколько фотонов за раз (или увеличить масштаб, исследования легко доступны), чтобы создать жесткий световой экран. легкая конструкция. Вот документ об эксперименте по созданию жесткого света: http://www.nature.com/nature/journal/v502/n7469/full/nature12512.html И новостная статья для краткого изложения: https://www.sciencedaily.com /релизы/2013/09/130925132323.htm