[Stellaris] Analyse der Waffensysteme (real)

[nordstern]

hi,

ich hab mir aus interesse mal die Waffensysteme angeschaut. Ich wollte wissen welche Waffen die höchste Energie beim Aufschlag erzeugen.
Etwas google, etwas Physik-Grundkurs und zumindest näherungsweise hatte ich die Zahlen... uns diese haben mich überrascht.

Wohlgemerkt gehen wir davon aus, das die Waffen durch das Vakuum keine Geschwindigkeit verlieren bis zum Aufschlag. Innerhalb der Athmosphäre sähe das ganze etwas anders aus, würde aber am Fazit nichts ändern.

Kurzfassung: Plasmawaffen sind totaler Mumpitz, Laserwaffen spielen auf Zeit und kinetische Waffen so ziemlich das stärkste was man haben kann.

Formeln:
kinetische Energie: E=m/2*v²
thermische Energie: E=f/2*kB*T*N

m= Masse, v= Geschwindigkeit, f=Freiheitsgrad des Stoffs (perfektes Gas =3), kB= 1,380*10^-23 J/K, T=Temperatur (vereinfacht! Plasma hat keine beständige Temperatur), N=Teilchenzahl ( 1m³ Plasma enthält 1.000l Plasma -> 1000l/22,4mol/l = 44,6mol; Teilchenzahl/mol = 6,022*10^23 -> 44,6mol*6,022*10^23 Teilchen/mol = 2,69*10^25 Teilchen)

Zudem wiegt Plasma quasi nichts. Es hat das Gewicht von Luft. Daher hat Plasma eine kaum merkliche Aufprallenergie. Die Abschussgeschwindigkeit ist beidesmal identisch, da beide Waffensysteme mit elektromagnetischen Beschleunigern arbeiten müssen. Durch das Vakuum ist auch die Aufprallgeschwindigkeit identisch.

Annahme:
Temperatur von Plasma: 10.000 Grad, Geschossgeschwindigkeit 150.000m/s, Geschossgewicht 50kg (alternative: 75.000m/s (5mal schneller als ne Rakete) und 150kg Gewicht= geringere Energie für den Abschuss teilweise durch mehr Masse kompensiert, da Abschussnergie exponentiell ist und damit jedes m/s mehr, exponentiell mehr Energie benötigt)

1. 150.000m/s, 50kg, 10.000 Grad
Plasma: E= 3/2*1,380*10^-23 J/K*10.000K*2,69*10^23 = 5.564.973 J -> K=Kelvin, ist bei den Temperaturen quasi identisch mit Grad (10.000 Grad -> 10.273 Kelvin)
Projektil 1: E=1/2*50kg*(150.000m/s)^2 = 5,625*10^11 kg*m/s² = 5,625*10^23 J
Projektil 2: E=1/2*150kg*(75.000m/s)^2 = 5,625*10^11 kg*m/s² = 4,219*10^11 J -> Immer noch wesentlich größer als Plasma

5.564.973 J = 1/2*x kg*(75.000m/s)^2
x = 1,98*10^-3 kg = 0,00198kg = 1,97g
Sobald das Projektil mehr als 1,97g wiegt, erzeugt es mehr Energie beim Aufprall als ein Plasmageschoss bei 75.000m/s. Bei 150.000m/s sind es sogar nur 0,49g.


Fazit: Solange der Hitzeimplus der Plasmawaffe nicht stark genug ist um die Panzerung zu verätzen und zu schmelzen (Plasma hat stark ätzende Eigenschaften aufgrund der freien Radikale) verpufft seine Wirkung an einer Panzerung komplett. Im schlimmsten Fall gibts ne kleine Delle mit Korussionsanheftungen (Rost).

Da der Hitzeimpuls bei gleicher Aufprallenergie signifikant kleiner ist, als bei einem Projektil, zeigt sich das Plasmawaffen eine SiFi sind und ineffiziente Waffen im besten Fall und im schlimmstenfall wirkungslose Waffen sind. Der Bewegungsimpuls spielt dabei keine Rolle, da die Masse von 1m³ Luft so gering ist, das quasi keine Aufprallenergie entsteht.
Hinzu kommt noch, das durch den Aufschlag des Projektils dieses sich staucht. Bei der hohen Geschwindigkeit des Aufpralls führt das zu einer immensen Hitzeentwicklung, welche das Geschoss verformt und verflüssigt. Dadurch kommt erzeugt ein Projektil nicht nur oberflächliche Aufprallenergie sondern wandelt einen Teil dieser in Hitze um, welche sich aufgrund der hohen Materialdichte im Gegensatz zu Plasma und der Masse wesentlich leichter durch Panzerung frisst.

Bei Laserwaffen sieht die Sache etwas anders aus. Im Gegensatz zu Plasma ist der Hitzeimpuls hier über einen längeren Zeitraum aktiv. Da sich jedoch beide Ziele bewegen, ein Laserstrahl recht klein ist und das Zielerfassungssystem auf einen Punkt konzentriert bleiben sollte, ist auch Laser eine vernachlässigbare Waffe. Energiestöße wie in SiFi mit denen durch Raumschiffe geschnitten wird, sind unrealistisch hoch und vom Energieaufwand her nicht machtbar (Eindämmung, Kühlung, Energieerzeugung). Zudem erzeugt ein Laser nicht mehr als ein Loch, da er keine Masse hat und dadurch nichts ausrichtet.

Anekdote aus dem Panzerkrieg: Wenn eine Panzergranate eine leichte Panzerung durchschlägt ohne dabei viel Energie zu verlieren, hat das Ziel lediglich ein Loch... aber weder der Panzer noch die Besatzung noch die Ausrüstung (wenn sie nicht direkt getroffen wird) nehmen dabei Schaden. Im Panzerkampf war nicht der Durchschlag der Waffe tödlich sondern der Energieverlust beim Aufprall, weil dieser Impuls sich zur Innenseite der Panzerung fortsetzte und im inneren Stahlpartikel löste, welche wie Minischrapnells die Besatzung töteten oder eingeatment wurden und dadurch die Besatzung töteten. Während glatte Durchschüsse oft für einen Panzer unbedeutend waren. Deswegen waren HE-Granaten auch so effektiv. Daher arbeiten Panzerbrechende Waffen genau nach dem Prinzip. Durch den Aufprall wird ein Metall verflüssigt, welches nach vorne austritt und die Panzerung durchfrisst um dem Nachfolgenden Projektil den Durchschlag zu ermöglichen.

Oder bei der Infanterie: Wird ein Mensch von einer Kugel getroffen ist es besser er trägt keine Schutzweste. Trägt er keine, ist die Chance sehr hoch, das die Kugel durch den Körper fliegt und die Energie beim Austritt wieder mitnimmt. Wird die Kugel hingegen durch einen Schutzpanzer deformiert und gibt dadurch ihre kinetische Energie an den Körper ab, ist Ergebnis Pudding. Das sieht man sehr gut an Kopfschüssen. Noch ehe die Kugel wieder austritt ist das Gehirn ein Brei durch den Impuls (also die Energie die die Kugelm beim Aufschlag an den Körper abgibt).

Solange ein Projektil also nicht eine Panzerung ohne Energieverlust durchschlägt, ist es die effektivste Waffe die man haben kann. Plasmawaffen sind keine SiFi-Fantasien was ihren Nutzen betrifft und Laser brauchen Zeit oder benötigen zuviel Energie.

Die Zukunft der Waffentechnik wird also immer den kinetischen Waffen gehören. Laserwaffen finden gegen leichte Ziele durchaus Anwendung (Infanteriewaffe, Raketenabwehr). Vorallem die Zeit zwischen Abschuss und Ankunft des Laserstrahls dürfte bei Flaks, Raketenabwehr, etc eine entscheidende Rolle spielen, weil Ausweichen bei einer Waffe die Lichtgeschwindigkeit hat und lediglich die Lockdown-Phase als Verzögerung hat, unmöglich ist (Lockdown= Zeit zwischen Auslösung und Abschuss des Schusses). Plasmawaffen hingegen sind absolute SiFi.

Interessant daran ist, das dies bedeutet, das auch potenzielle Aliens vermutlich auch noch kinetische Waffen nutzen werden.

Grüße
nordstern

[Sir Heinrich]

Oder er Benutzt Atomwaffen was woll immer noch alles Toppt wobei an welcher Stelle stehen die verschiedenen Torpedos?

Oder ne Mischung Kinetik Waffen mit Atomsprengkopf welche Panzerung durchbricht und dann Explodiert.

[Horgan]

@nordstern: Mal davon abgesehen, dass sich mir nicht der Kontext der Ausführung zu Stellaris erschließt, sollte ein elementarer Irrtum vllt. doch aufgeklärt werden, wenn hier "real" ins Feld geworfen wird:
Plasmakanonen verschießen sehr wohl feste Projektile - die Plasmaentladung dient als Treibladung, welche das feste Projektil stärker beschleunigen, wie die gängigen chemischen Treibladungen (Schwarzpulver).

Was Du beschreibst, sind Fantasy-Plasmakanonen, welche Plasma verschießen.

[nordstern]

hm.. muss ich mal schauen. Danke für die Info Horgan. Ich bin davon ausgegangen, das Plasmawaffen der SiFi durchaus an reale Vorgänge angelehnt sind. Sehr oft bedient sich die SiFi nämlich realer Erkentnisse und hebelt nur die Schwierigkeiten dabei aus.

Naja... ich kam durch Stellaris auf die Idee die dort vorhandenen Waffensysteme mal auf ihre realen Wirkungsweisen zu untersuchen. Ich schreibe nämlich gerne Geschichten und brauchte dafür eh die Wirkungsweisen. Dachte dann nur ich kann es auch gleich noch posten.

Sir Heinrich:
Torpedos sind... wenn sie die Hülle durchschlagen gefährlich. Wie gefährlich hängt von ihrem Sprengkopf ab. Grundsätzlich sind aber Schiffe und werden vermutlich auch Raumschiffe vornehmlich gegen äußere Angriffe geschützt, aber nicht gegen Exposionen im inneren. Wie gefährlich sie daher letzlich sind, hängt vom Sprengkopf ab.

Atomraketen sind so eine Sache. Wie tötet eine Atomwaffe? Eine Atomwaffe tötet auf drei Ebenen: Strahlung, Hitze, Druck... in dieser Reihenfolge. Wobei die meisten Menschen die sofort sterben am Druck sterben, im Nahen Umkreis an der Hitze. Die Strahlung sorgt lediglich für Langzeitschäden oder verzögerte Tote über Jahrzehnte hinweg. Ist für eine Schlacht also weniger relevant. Auch die ganzen Zerstörungen werden durch Druck angerichtet.
Dazu gibt es mehrere Szenarien: Explodiert die Waffe auf der Panzerung oder durchschlägt sie die Panzerung vorher. Diese Frage macht einen gewaltigen Unterschied.
Fall1: Die Waffe expodiert auf der Panzerung
In diesem Fall verpufft die Wirkung der Atomwaffe fast komplett. Wieso?
1. Strahlung: Im Raum existiert permanent eine Strahlung. Je länger man dieser ausgesetzt ist, desto gefährlicher wird sie. Deswegen sind selbst menschliche Raumstationen und Kapseln dagegen abgeschirmt. Und diese Strahlung würde selbst bei unserer Abschirmung zu immensen Problemen führen wenn wir lange im Raum bleiben. Jedes Raumschiff das zu interstellaren Reisen fähig ist braucht also eine Abschottung gegen diese Strahlung. Da teile dieser Strahlung radioaktiv sind, bedeutet das automatisch das diese Raumschiffe in einem gewissen Ausmaß gegen Radioaktivität geschützt sind solange die Panzerung nicht durchschlagen wird. Daher können wir davon ausgehen das die Strahlung großteils verpufft. Zudem breitet sich Strahlung von Molekül zu MOlekül aus. In Weltraum gibt es das nicht. Also wird die Strahlung kaum weitergegeben.
2. Druck: Der Druck bei einer Atomexposion entsteht durch eine "Welle" zusammengedrückter Luft. Im Weltraum herrscht jedoch Vakuum, es gibt also kaum Moleküle die Druck erzeugen könnten. Daher fällt dieser Faktor komplett weg. Das ist übrigens auch der Grund weshalb Atomwaffen gegen Meteroriten außerhalb der Atmosphäre keine/kaum eine Wirkung haben... außer der Meteorit hat eine eigene Atmosphäre.
3. Hitze: Zwischen Strahlung und Druck folgt der Hitzeimpuls. Dieser ist das tödlichste bei einer Atomexposion im Weltraum. Auf dem Planeten ist es die Druckwelle. Zwar kühlt die Hitze schnell auf etwa 300.000 Grad C ab, das ist aber dennoch immens. Die Wirksamkeit von Atomwaffen außerhalb des Raumschiffs hängt also davon ab, in wieweit das Raumschiff der Hitze wiederstehen kann. Da im Weltall sehr kalte, aber eben in der Nähe von Sonnen auch heiße Temperaturen herrschten ist die Wärmeleitung sehr wichtig. Moderne Raumanzüge müssen schon heute diese Leistung bringen. Allerdings bezweifel ich das diese Systeme auf solche Hitzeimpulse ausgelegt sind. Sie werden also durchaus Schaden anrichten. Wieviel liegt wohl an der größe des Raumschiffs und seinen Hitzeschilden.
Der Knackpunkt hier ist lediglich die Frage wie man die Panzerung durchschlägt. Raumschiffe haben sicher etliches an Panzerung um sich. Isolation, Hitzeschild, Panzerung, etc. Immerhin wurden Kriegsraumschiffe dazu gebaut einen Treffer hinzunehmen und weiterzukämpfen.

Ich meine mal irgendwo gelesen zu haben, das eine Atomexposion im Weltraum zwischen den Planeten mit einem heißen Furz zu vergleichen sei und mehr nicht. Übertrieben gesagt kann man im Weltraum 5km entfernt einer Atomexposion stehen und weder Druck noch Strahlung haben gravierende Folgen und selbst die Hitze ist örtlich begrenzt, weil sie sich eben auch durch Moleküle ausbreitet.

Falle2:
Die Atomwaffe durchschlägt die Panzerung: In dem Fall existiert Athmosphäre, also Druck. Ungeachtet der Hitze und und der Strahlung im inneren, wäre hier der entstehende Druck abslut tödlich für jedes Raumschiff. Raumschiffe sind nicht dafür gebaut exposionen im inneren abzuschirmen sondern von außen und das macht einen gewaltigen Unterschied. Im inneren wird die Druckwelle also außer ggf speziell gepanzerte Abteilungen, alles platt machen und damit das Raumschiff zerstören oder komplett nutzlos machen. Strahlung und Hitze tun dann ihr übriges. Alleine der Druckabfall bei Durchschlagen der Panzerung reißt schon ein großes Loch in das Raumschiff. Das ist vergleichbar mit einem Flugzeug auf 10.000m höhe wo eine Pistolenkugel die Außenwand durchschlägt. Der Druckabfall in Verbindung mit der schlagartig entweichenden Luft reißt ein großes Loch in den Rumpf, was das Ende der allermeisten Flugzeuge bedeutet. Deswegen darf niemand Schusswaffen in Flugzeuge mitnehmen... selbst Polizisten, Militärs, etc nicht.

[Zweiblum]

Du bist das falsch angegangen. Du hast viel zu niedrige Geschwindigkeiten benutzt, sie mögen zwar in Vergleich zu heute hoch erscheinen, aber 150'000 m/s sind gerade einmal 0,5% der Lichtgeschwindigkeit. Damit wirst du in einer Raumschlacht nichts treffen, ausser du kommst auf eine Entfernung ran, wo die wahrscheinlich keit grösser ist, dass sich die Schiffe beim Manövrieren rammen, als dass sie sich abschiessen. Die Geschosse müssten eher 150'000 km/s schnell sein, damit sie effektiv sind.

Das ist auch der grosse Vorteil von Laserwaffen, ihre "Geschosse" fliegen mit Lichtgeschwindigkeit. Laser haben somit eine viel höhere Reichweite als Kinetikwaffen. Auch hast du Schneidlaser angeschaut, die sind darauf angelegt die Materialein zu durchtrennen. Man würde wohl jedoch eher Laser benutzten, die genau die Wellenlänge hätten mit der optimalen Absorption des Materials. So würde die gesamte Energie des Lasers direkt in das Material "übertragen" werden. Das heisst wiederum, dass das Material schmelzen oder gar sublimieren würde und das im vergleich zum Laserdurchmesser ziemlich grossflächig.

Raketen und Torpedos sind eh die besten Waffen für den Raumkampf, denn sie sind im gegensatz zu Lasern oder Kinetikwaffen gelenkt. Selbst wenn der Feind ausweicht können sie dem Feind immernoch folgen. Die restlichen Vorteile von diesen Waffen hast du auch schon aufgezählt.

[nordstern]

naja... das würde aber nichts ändern. Dadurch würde nur das kinetische Projektil noch mehr Energie bekommen. Plasma muss ich nochmal anschauen.

Das Laserwaffen mit Lichtgeschwindigkeit fliegen habe ich oben ja auch geschrieben. Daher sehe ich ihren Nutzen bei der Raketenabwehr oder gegen Jäger und kleinere, schwächer gepanzerte Ziele.

Weil alle Laser wie ein Schneidlaser funktionieren. Selbst wenn der Laser auf das Material übertragen wird, entsteht ein größeres Loch. Aber ein Loch ist eben in erster Linie nur ein Loch... außer es werden wichtige Teile getroffen wie Munition, Generatoren, Lebenserhaltung, Antrieb, Treibstoff, etc. Und das auch nur wenn der Laser stark genug ist gegen die Panzerung. Da ich jedoch davon ausgehe, dass beim Raumschiffbau ebenso wie beim Panzerbau ein Wettrüsten stattfindet. Je stärker der Laser wird, desto stärker die Panzerungen und umgekehrt. Es ist also nicht zu garantieren das ein Laser überhaupt ein Loch schmelzen kann bzw. in relativ schneller Zeit. Zumal die Oberfläche auch sicher mit Supraleitenden Materialien bedeckt ist.

Dazu kommt beim Laser, das er im Grunde gebündeltes Licht ist. Kann man Licht nicht ausreichend Bündeln (z.b. auf einem Raumschiff.. woher soll das Licht kommen?) braucht man Ersatz. Und da ein Laser in erster Linie nur gebündelte Lichtenergie ist, gibt es nur eine Möglichkeit in meinen Augen einen Lasertypus der überall funktioniert bei geringem Platzaufwand. Man erzeugt eine Explosion durch z.b. eine Atomexposion oder ähnliches in einem Eindämmungsfeld und kanalisiert die dabei entstehende Energie zu einem Laser. Ein Problem dabei ist, das dadurch immense Hitze erzeugt wird und mehere Eindämmungsfelder benötigt werden die ebenfalls Energie benötigen. Zudem wäre die Reichweite so eines Lasers auch begrenzt.
Ich kann mir einfach nicht vorstellen wie es möglich sein soll eine Lichtquelle auf ein Raumschiff zu bringen die klein genug ist um mehrere davon zu nutzen und gleichzeitig genug Licht erzeugt um einen Laser zu erzeugen der schwere Schiffspanzerungen einfach so fast instant durchdringt.

[DerStudti]

Wie beschleunigen denn die kinetischen Waffen ihre Projektile?

Seit Newton wissen wir: Kraft = Gegenkraft. Somit wirkt eine genauso große Kraft auf die abschießende Waffe wie auf das getroffene Objekt. Was auf der Erde noch dank der hohen Reibung kompensiert werden kann, sorgt bei Abschussplattformen, die frei im Vakuum des Alls schweben, für Probleme bei der Kursstabilität...zumindest wenn man von ausreichend hohen kinetischen Energien ausgeht, um bei einem Treffer auf ein geschütztes Ziel auch nennenswerten Schaden zu verursachen. Dies betrifft jede Art des direkten Abschusses, egal ob mit Explosionskraft oder durch elektromagnetische Beschleunigung, da sich das Projektil stets am abfeuernden Objekt abstößt.

Will man das Rückstoßproblem umgehen, braucht es einen komplett berührungsfreien Start. Das kann man erreichen, indem man Raketen benutzt, die vor dem Start von der sie beherbergenden Plattform abgekoppelt werden. Nachteil hier: Das Verhältnis von beschleunigender und beschleunigter Masse ist bei weitem nicht für jedes Einsatzszenario geeignet. Insbesondere wenn sehr hohe Geschwindigkeiten erreicht werden sollen, wird irgendwann unbrauchbar viel Treibstoff benötigt, da damit vor allem der zusätzliche Treibstoff selbst beschleunigt werden muss.

[Homerclon]

Weil alle Laser wie ein Schneidlaser funktionieren. Selbst wenn der Laser auf das Material übertragen wird, entsteht ein größeres Loch. Aber ein Loch ist eben in erster Linie nur ein Loch... außer es werden wichtige Teile getroffen wie Munition, Generatoren, Lebenserhaltung, Antrieb, Treibstoff, etc.

Ein Loch in einem Raumschiff ist nicht so harmlos wie in einem Panzer. Durch das Loch verliert das Raumschiff die Atmosphäre im inneren.
Schotts müssen geschlossen werden, und wenn das Loch nicht geschlossen werden kann, bleiben evtl. Überlebende in dem Raum erst mal gefangen. Sofern nicht zwischen jeden einzelnen Raum Schleusen installiert wurden.

Stell dir das eher wie ein Uboot vor, ist da ein Loch das nicht geschlossen werden kann, dann muss der Raum abgeschottet werden. Mit dem Unterschied das ein Uboot allein dadurch vernichtet werden kann, das zu viel Wasser im Rumpf das Boot unwiederbringlich in die Tiefe zieht. Bei einem Raumschiff müssten schon die lebenswichtige Systeme getroffen werden.

Ich kann mir einfach nicht vorstellen wie es möglich sein soll eine Lichtquelle auf ein Raumschiff zu bringen die klein genug ist um mehrere davon zu nutzen und gleichzeitig genug Licht erzeugt um einen Laser zu erzeugen der schwere Schiffspanzerungen einfach so fast instant durchdringt.

Willkommen in der Science-Fiction!
Was nach heutigen Wissensstand nicht funktioniert, kann im Sci-Fi-Genre einfach dadurch funktionieren, weil etwas ausgedacht wird was es eben doch ermöglicht. Und manchmal wird Jahrzehnte später festgestellt, das es doch möglich ist. Wenn auch nicht unbedingt auf die Weise wie vom SciFi-Autor beschrieben.

[Sir Heinrich]

Also am Anfang ohne irgendwelche Technologie sind die Schiffe ungefähr 90000 m/s schnell wenn ich mich nicht verrechnet habe später noch schneller das heißt da ein Geschoß ja viel schneller als ein schiff ist gehe ich von Geschwindigkeiten von über 500000m/s aus aber das ist nur geschätzt. Womit ich zum Ergebnis komme das eigentlich nie auch nur irgendwas treffen wurde außer mit Laser ( und auch damit nix sobald der Pilot auch nur die einfachsten Ausweichmanöver fliegt. Oder was ich ehr vermute das die weltraumschlachten viel zu groß dargestellt werden.

Du bist das falsch angegangen. Du hast viel zu niedrige Geschwindigkeiten benutzt, sie mögen zwar in Vergleich zu heute hoch erscheinen, aber 150'000 m/s sind gerade einmal 0,5% der Lichtgeschwindigkeit. Damit wirst du in einer Raumschlacht nichts treffen, ausser du kommst auf eine Entfernung ran, wo die wahrscheinlich keit grösser ist, dass sich die Schiffe beim Manövrieren rammen, als dass sie sich abschiessen. Die Geschosse müssten eher 150'000 km/s schnell sein, damit sie effektiv sind.

Falsch 150.000 m/s sind nur 0,05% der Lichtgeschwindigkeit womit deine 150.000 km/s 50% der Lichtgeschwindigkeit sind etwas viel nicht? und doch zu langsam um was zu treffen. Also außer mit Raketen wenn sie schneller als die Raumschiffe sind triefst du nie was. Außer du bist viel näher dran als es auf der Karte gezeigt wird.

[Michigan]

Ein paar Anmerkungen hätte ich:

1. Wenn ein kleines Loch in einem Flugzeug ein großes Problem darstellt, dann stellt auch ein kleines Loch in einem Raumschiff ein Problem dar.
Also ist der Laser nicht ganz so nutzlos.

2. Mit einem 4 kW CO2 Laser kann man mehrer mm Stahl schneiden. Und das Ding ist so klein, dass man es auf eine Maschine montieren kann und damit Präzisionsschnitte machen kann. Damit sollte es möglich sein einen stärkeren Laser zu bauen der in ein mehrere 100m langes Raumschiff passt.
Das Licht kommt aus dem Laseremmiter. Dafür braucht man keine Atomexplosion ....

3. Die Druckwelle einer Atombombe entsteht nicht durch die zusammengedrückte Luft, sondern durch das gespaltene Material. Durch die Kernspaltung wird es erhitzt und dehnt sich dadurch aus. -> Du bekommst, wenn die Atombombe in der Nähe der Hülle explodiert, da ziehmlich ähnliche Effekte wie bei einem Projektileinschlag.

4. Du setzt den Schutz vor kosmischer Strahlung mit Schutz vor Atomwaffen gleich:
kosmische Strahlung: 2-3 mSv/Tag
Tschernobyl: 2-20 Sv / Tag
Damit ist die Strahlung von Tschernobyl Faktor 1000-10000 größer als die kosmische Strahlung. Wenn dich dein Raumschiff nur vor der kosmischen Strahlung schützt bringt dich eine Atombombenexplosion in der Nähe recht schnell durch die Strahlung um.

[Deus_Daniel]

Wie beschleunigen denn die kinetischen Waffen ihre Projektile?

Seit Newton wissen wir: Kraft = Gegenkraft. Somit wirkt eine genauso große Kraft auf die abschießende Waffe wie auf das getroffene Objekt. Was auf der Erde noch dank der hohen Reibung kompensiert werden kann, sorgt bei Abschussplattformen, die frei im Vakuum des Alls schweben, für Probleme bei der Kursstabilität...zumindest wenn man von ausreichend hohen kinetischen Energien ausgeht, um bei einem Treffer auf ein geschütztes Ziel auch nennenswerten Schaden zu verursachen. Dies betrifft jede Art des direkten Abschusses, egal ob mit Explosionskraft oder durch elektromagnetische Beschleunigung, da sich das Projektil stets am abfeuernden Objekt abstößt.

Will man das Rückstoßproblem umgehen, braucht es einen komplett berührungsfreien Start. Das kann man erreichen, indem man Raketen benutzt, die vor dem Start von der sie beherbergenden Plattform abgekoppelt werden. Nachteil hier: Das Verhältnis von beschleunigender und beschleunigter Masse ist bei weitem nicht für jedes Einsatzszenario geeignet. Insbesondere wenn sehr hohe Geschwindigkeiten erreicht werden sollen, wird irgendwann unbrauchbar viel Treibstoff benötigt, da damit vor allem der zusätzliche Treibstoff selbst beschleunigt werden muss.

Du kannst mich gerne revidieren wenn ich falsch liege, da ich in Physik recht begrenztes Wissen habe, aber wäre die Masse eines Schlachtschiffes nicht zu hoch um es signifikant von seiner Bahn zu bringen, insbesondere wenn es noch entsprechende Lenk- und Antriebssysteme hat um dies zu verhindern? Oder hätte dies vielleicht sogar ein zusammenstauchen des Schiffes zur Folge?

[DerStudti]

Das kommt natürlich auf das Verhältnis von Raumschiffmasse und beim Abschuss freigesetzter Energie an. Eine kleine Plattform, etwa ein satellitengestütztes Geschütz oder ein aus der SciFi bekannter kleiner Jäger, beide im niedrigen zweistelligen Bereich bei der Masse in Tonnen angesiedelt, hätte mit wesentlich größeren Rückstoßproblemen zu kämpfen als ein hypothetischer Raumkreuzer mit einigen tausend Tonnen Masse.
Auch die verfügbare Antriebstechnik spielt eine Rolle: Kann diese auf Dauer immer wieder kurze, aber sehr kräftige Gegenimpulse zur Kompensation des Rückstoßes liefern oder nicht? Und stehen überhaupt für alle möglichen Vektoren entsprechend ausgelegte Antriebsaggregate zur Verfügung? Man muss sich nur mal den prinzipiellen Unterschied von heutiger Technologie ansehen. Steuerdüsen (=> Freisetzung von Gas aus Tanks) reagieren schnell und präzise, sind aber in Maximalkraft und Einsatzdauer stark limitiert. Chemische Triebwerke sind schubstark, aber in der minimalen und maximalen Brenndauer sowie der Anzahl möglicher (sicherer) Zündungen limitiert. Ionentriebwerke können extrem lange arbeiten, sind aber völlig ungeeignet zum Ausgleich spontaner und starker Impulse.
Hinzu kommen unterschiedliche Gefechtsszenarien: Wird nach relativ langer Vorbereitung ein einzelner hochenergetischer Schuss abgegeben (=> Äquivalent zum Abschuss eines irdischen Belagerungsgeschützes) oder geben zig kleine und mittelgroße Geschütze mehr oder minder chaotisches Dauerfeuer auf kurzfristig ermittelte Vektoren rund um das Schiff (=> Äquivalent zu irdischer FlaK)? Ersteres lässt sich in Kurs- und Gegenkursberechnungen eher einpreisen als letzteres. Und will man beides kombinieren, wird's für den großen "Hauptschlag" haarig, da dieser mit größtmöglicher Präzision erfolgen soll, die Vorbereitung aber ggf. durch zigtausend kleine Feuervorgänge gestört wird.

Es hängt alles davon ab, wie weit man sich aus dem Fenster lehnt und sich auf denkbare Zukunftstechnologie stützt.

[nordstern]

nicht ganz... du gehst hier davon aus, das Projektile im All wie heute abgefeuert werden. Tatsächlich jedoch werden sie rückstoßfrei beschleunigt durch Elektromagnetismus. Man macht sich quasi den Abstoßungseffekt von magneten zum Nutzen um ein Objekt zu beschleunigen.
Der Nachteil ist, das es Mikrosekundengenau getimed werden muss und einen sehr hohen Energieaufwand bedeutet. Die Energie muss gewonnen werden, in Strom ungewandelt werden und dann in Magnetismus.

Der Abschuss von Plasmawaffen als Beschleuniger funktioniert nur durch Eindämmerungsfelder. Plasma darf nicht in Berührung mit der umgebenden Materie kommen. Man muss durch Vakuum und den Feldern verhindern das Plasma in Berühung zu anderen Objekten des Ziels zu kommen. Hier würde der Rückschlag durch die Eindämmungsfelder kompensiert werden.

Daher erachte ich das Problem des Rückschlags nicht als Problem. Ich denke die Annahme von Eindämmungsfeldern ist realistisch, da z.b. Laserwaffen und Plasmawaffen nur unter dieser Prämisse überhaupt existieren können nach aktuellem Verständnis.

[DerStudti]

Elektromagnetische Waffen unterliegen ebenfalls dem Rückstoßeffekt. Das Projektil wird nur nicht mittels expandierender Gase beschleunigt, sondern eben mit Magnetfeldern. Die auf das Objekt übertragene Kraft jedoch sorgt bei beiden Prinzipien für eine gleich starke Gegenkraft auf die abfeuernde Waffe. Man könnte auch sagen: Genauso wie sich das Projektil an den Magnetfeldern abstößt, stößt sich auch die sie erzeugende Waffe an ihnen ab.

Some erroneous work has suggested that the recoil force in railguns can be redirected or eliminated; careful theoretical and experimental analysis reveals that the recoil force acts on the breech closure just as in a chemical firearm.

Quelle

Ich denke die Annahme von Eindämmungsfeldern ist realistisch, da z.b. Laserwaffen und Plasmawaffen nur unter dieser Prämisse überhaupt existieren können nach aktuellem Verständnis.

Was Laser angeht, so scheint Deine Vorstellung von künftigen darauf basierenden Waffen vom heutigen Wirkprinzip abzuweichen, denn für die heutigen Laser braucht es kein Eindämmungsfeld irgendeiner Art. Wofür sollte das ein entsprechend hochskaliertes Produkt in der Zukunft benötigen?

Im Hinblick auf die Plasma-Diskussion muss ich auf kundigere Diskutanten verweisen. Damit habe ich mich noch nicht befasst.

[nordstern]

Ja... was Laser betrifft hast du recht. Die Überlegung bei mir ist: Wie will man genug "Glühbirnen" in ein Raumschiff packen um damit Laser zu betreiben die stark genug sind schwere Panzerungen zu durchbohren/-schneiden. Und mir viel heutiger Stand schlichtweg keine Technologie dafür ein.

Also habe ich mir angeschaut wie das in der SiFi so praktiziert wird. Leider gibt es nur in wenigen Büchern wirklich Erklärungen wie Laser funktionieren. Die Erklärungen die ich fand basierten auf Kernexposionen. In einem isolierten Vakuum-Raum werden Kernexposionen herbeigeführt, dessen Energieimpuls fokusiert wird und als Strahl einen pseudo Laserstrahl erzeugt. Dabei sollen diverse primärer und sekundäre Eindämmungsfelder verhindern das die Exposionen das Raumschiff zerstören. Das ist zwar kein klassischer "lichtlaser" aber wenn man Laser als gebündelten Energiestrahl sieht, ist es ein Laser.