The Science of Star Wars Weaponry

Εάν είστε ήδη Star Wars φίλε, ξέρεις ότι οι ιστορίες διαδραματίζονται σε έναν γαλαξία πολύ, πολύ μακρινό, επομένως οι νόμοι της φυσικής θα πρέπει να εξακολουθούν να ισχύουν. Από την άλλη πλευρά, αυτά είναι προφανώς έργα μυθοπλασίας. υπάρχει νόημα στην εφαρμογή αυτών των νόμων; Ναι—είναι διασκεδαστικό και αξίζει τον κόπο να το κάνετε. Μερικές φορές η φυσική που προβάλλεται στις ταινίες είναι επίκαιρη, ενώ σε άλλες περιπτώσεις θα απαιτούσε προηγμένη τεχνολογία ή νέες ανακαλύψεις στη σφαίρα της φυσικής για να έχει νόημα. Είτε έτσι είτε αλλιώς, η επιστήμη αφορά τη διαδικασία κριτικής σκέψης που απαιτείται για την αντιμετώπιση ενός προβλήματος και όχι τη συγκεκριμένη κατάσταση στην οποία εμφανίζεται το πρόβλημα. Δεν υπάρχει κανένας λόγος να μην μπορούμε να εξετάσουμε το Yoda ανυψωτικά πετρώματα αντί για τροχαλίες που ανυψώνουν μπλοκ!

Ωστόσο, οι ταινίες δεν παρέχουν πάντα όλες τις απαντήσεις που απαιτούνται για να εξηγηθεί ένα θέμα φυσικής. Τι ακριβώς είναι το φωτόσπαθο; Είναι ένα πλάσμα ή μια δέσμη φωτός; Ανάλογα με την πηγή που συμβουλεύεστε εκτός των ταινιών, μπορεί να είναι είτε. Εδώ, αυτό που απεικονίζεται στις ταινίες θεωρείται σίγουρα αληθινό, αλλά λαμβάνονται υπόψη άλλες πηγές όταν χρειάζεται. Για λόγους σαφήνειας, δεν εμφανίζονται όλοι οι υπολογισμοί με πλήρη λεπτομέρεια. Εάν θέλετε να τα αναπαράγετε μόνοι σας, μπορείτε να το κάνετε με τη βοήθεια ενός εισαγωγικού βιβλίου φυσικής. Η ομορφιά της επιστήμης είναι ότι ανεξάρτητα από το ποιος ή πού βρίσκεστε, θα πρέπει να μπορείτε να αναπαράγετε τα αποτελέσματα της δουλειάς ενός άλλου ατόμου.

Φωτόσπαθα

Τα φωτόσπαθα είναι αυτό που κάνει το Star Wars , Star Wars . Επιφανειακά, είναι απλά διασκεδαστικά να τα βλέπεις. Μας βοηθούν επίσης να νιώσουμε τη σύγκρουση και τη συναισθηματική αναταραχή που βιώνουν οι χαρακτήρες. Ποια θα ήταν η εμβληματική στιγμή "I am your father" στο The Empire Strikes Back να είναι χωρίς την προηγούμενη μονομαχία φωτόσπαθου μεταξύ του Λουκ και του Νταρθ Βέιντερ; Είναι ξεκάθαρα ένα λαμπρό στοιχείο των ταινιών, αλλά … αντέχει η επιστήμη;

Το εκτεταμένο σύμπαν του Star Wars διαπιστώνει ότι τα φωτόσπαθα τροφοδοτούνται (και χρωματίζονται) από κρυστάλλους kyber που βρίσκονται σε τοποθεσίες γύρω από τον γαλαξία (συμπεριλαμβανομένου του Jedha από το Rogue One ). Έχουν βάση στην πραγματικότητα αυτοί οι κρύσταλλοι; Αν το αφήσουμε αυτό στην άκρη, είναι πρακτικά όλα τα διαφορετικά χρώματα και σχέδια;

Τα φωτόσπαθα έχουν συνήθως μήκος περίπου 3 πόδια. Το πόσο εύκολο είναι να δημιουργήσετε μια δέσμη 3 ποδιών εξαρτάται από το αν είναι μια δέσμη φωτός ή μια δέσμη πλάσματος.

Οι δέσμες φωτός είναι δύσκολο να περιοριστούν επειδή τα φωτόνια είναι πολύ δύσκολο να στραφούν ή να σταματήσουν τον αέρα. Ίσως ο ευκολότερος τρόπος για να δημιουργήσετε μια δέσμη μήκους 3 ποδιών θα ήταν ένας καθρέφτης απέναντι από τη λαβή του σπαθιού για να αντανακλά το φως. Αυτό προφανώς δεν είναι το σχέδιο που παρουσιάζεται, καθώς όταν είναι σβηστά, τα φωτόσπαθα δεν είναι μεγαλύτερα από τις λαβές τους. Ο ήχος ενός φωτόσπαθου που ανάβει θα μπορούσε να είναι ο ήχος ενός καθρέφτη που εκτείνεται προς τα έξω σαν να έβγαζε το καπάκι από ένα δοχείο γεμάτο φως, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν άλλα προβλήματα.

Για παράδειγμα, το γεγονός ότι η δέσμη είναι ορατό φως (μπορούμε σίγουρα να το δούμε!). Εάν έχετε ρίξει ποτέ έναν δείκτη λέιζερ στο χέρι σας, ξέρετε ότι δεν θα κόψει το δέρμα. Η ισχύς ενός δείκτη λέιζερ ορατού φωτός θα πρέπει να αυξηθεί κατά περίπου χίλιους συντελεστές για να μπορέσει να προκαλέσει οποιαδήποτε ζημιά και ένα λέιζερ αυτής της ισχύος θα απαιτούσε ένα εκτεταμένο σύστημα ψύξης. Επιπλέον, από όσο γνωρίζουμε μια δέσμη φωτός, ανεξάρτητα από το πόσο ισχυρή είναι, δεν είναι ικανή να εκτρέψει ένα μπουλόνι πλάσματος που πυροβολείται από έναν εκτοξευτήρα. Ομοίως, μια δέσμη φωτός δεν μπορούσε να απορροφήσει το πλάσμα.

Αν θεωρήσουμε ότι η δέσμη είναι πλάσμα, υπάρχει ένα διαφορετικό σύνολο ανησυχιών. Ένα καλά σχεδιασμένο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο θα μπορούσε, κατ' αρχήν, να περιέχει ένα πλάσμα σε μέγεθος περίπου 3 πόδια (ίσως στέλνοντας το πλάσμα σε μια εξαιρετικά ελλειπτική διαδρομή για να δημιουργηθεί περίπου το σχήμα ενός κυλίνδρου). Τα πλάσμα είναι επίσης αρκετά ζεστά για να καυτηριάζουν τις πληγές και να λιώνουν μέταλλο (και οι δύο πτυχές των φωτόσπαθων που εμφανίζονται στις ταινίες). Ξεκινάμε καλά, αλλά προκύπτουν προβλήματα αν σκεφτούμε τη μονομαχία πλάσματος. Το να περιμένεις ένα πλάσμα που αιωρείται ελεύθερα να συγκρουστεί με κάποιο άλλο πλάσμα που επιπλέει είναι σαν… να περιμένεις ότι η σούπα θα συγκρουστεί με άλλη σούπα. Τα δύο πλάσματα στην πραγματικότητα θα έλκονταν το ένα προς το άλλο (καθώς αποτελούνται από φορτισμένα σωματίδια) και θα γίνουν ένα. Αυτό θα δυσκόλευε επίσης την εκτροπή ενός μπουλονιού εκτόξευσης, αλλά θα μπορούσε να εξηγήσει πώς είναι σε θέση να απορροφήσει τη δύναμη του κεραυνού.

Το χρώμα του πλάσματος εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Από αυτή την άποψη, ένα κόκκινο φωτόσπαθο θα ήταν χαμηλότερης ενέργειας από ένα πράσινο, υποθέτοντας ότι το καθένα είναι κατασκευασμένο από τα ίδια υλικά. Αυτό θα ίσχυε επίσης αν ήταν κατασκευασμένα από φως, καθώς το πράσινο φως έχει περισσότερη ενέργεια από το κόκκινο φως. Η παραγωγή πλάσματος κόκκινου ή πράσινου είναι αρκετά δύσκολη. Τα περισσότερα πλάσματα, τόσο σε εργαστήρια όσο και σε αστέρια, παράγονται κυρίως με χρήση υδρογόνου. Αυτό σημαίνει ότι γνωρίζουμε πολύ καλά το χρώμα των πλασμάτων με βάση το υδρογόνο. Αν κάναμε ένα πλάσμα κοβαλτίου, όμως, θα φαινόταν να έχει διαφορετικό χρώμα; Θα πρέπει απλώς να κάνουμε αυτό το πείραμα για να το μάθουμε.

Τα πλάσματα είναι ζεστά και το να είναι κοντά σε ένα πλάσμα θα ήταν επίσης ζεστό, εφόσον υπάρχει αρκετό από αυτό. Δεδομένου ότι τα πλάσματα βρίσκονται συχνά σε θερμοκρασίες εκατομμυρίων βαθμών, το να κρατάτε ένα ραβδί πλάσματος στο χέρι σας θα οδηγούσε σε σοβαρά εγκαύματα. Ο ήλιος βρίσκεται 93 εκατομμύρια μίλια μακριά και πρέπει να φοράμε αντηλιακό για να μας προστατεύει από αυτόν—παρά το γεγονός ότι υπάρχει μια ατμόσφαιρα που εμποδίζει το μεγαλύτερο μέρος της επιβλαβούς ακτινοβολίας του. Το να κρατάμε στα χέρια μας έναν μινιατούρα ήλιου σε σχήμα ραβδιού θα απαιτούσε τουλάχιστον SPF 10.000.

Θα μπορούσε βεβαίως να υπάρχει κάποια άλλη εξήγηση για το πώς λειτουργούν τα φωτόσπαθα, αλλά είτε δεν θα βασίζεται στην πραγματικότητα (π.χ. χρησιμοποιώντας τη μαγεία των κρυστάλλων kyber) είτε σε ένα απίστευτο κατόρθωμα μηχανικής που περιλαμβάνει πολύ περισσότερα από το φως ή ακόμα και το πλάσμα.

Blasters

Τα Blaster είναι πανταχού παρόντα στο Star Wars . Η Γαλαξιακή Αυτοκρατορία και η Επαναστατική Συμμαχία τα χρησιμοποιούν, τα droid τα χρησιμοποιούν και οι λαθρέμποροι και οι κυνηγοί επικηρυγμένων φαίνεται ιδιαίτερα διατεθειμένοι να τα χρησιμοποιήσουν. Για ορισμένους (συγκεκριμένα, τους Τζεντάι) είναι «αδέξια ή τυχαία», αλλά για τους περισσότερους είναι πλεονέκτημα. Σε μια ιδιαίτερα αμφιλεγόμενη περίπτωση, κάποιος αποφεύγει μια βολή blaster από λίγα μόνο μέτρα μακριά ενώ κάθεται. Αυτή είναι η σκηνή "Han shot first" από το Επεισόδιο IV; Στην αρχική έκδοση, δεν χρειάζεται ο Χαν να αποφύγει μια βολή γιατί πυροβολεί και σκοτώνει προληπτικά τον Greedo τον κυνηγό επικηρυγμένων. Σε μεταγενέστερες κυκλοφορίες, η σκηνή επεξεργάζεται έτσι ώστε ο Greedo να πυροβολεί, ο Han να αποφεύγει και μετά να πυροβολεί πίσω. Γνωρίζοντας ότι οι βολές μπορούν να αποφευχθούν σε τόσο κοντινή απόσταση μπορεί να βοηθήσει να εξηγηθεί η αδέξια ή τυχαία φύση του όπλου.

Ορισμένες πηγές αποκαλούν το blaster όπλο λέιζερ και ορισμένες το αναφέρουν ως όπλο πλάσματος. θα διερευνήσουμε και τις δύο επιλογές. Εάν πρόκειται για όπλο πλάσματος, ένας εκτοξευτής θα συμπιέζει το αέριο tibanna, μια ουσία που εξορύσσεται σε μέρη όπως το Cloud City. Αφού συμπιεστεί, το αέριο tibanna ενεργοποιείται και εκτοξεύεται έξω από την κάννη του εκτοξευτήρα προς τον στόχο του με τη μορφή μπουλονιού. Σε αυτό το σενάριο, ο κοχλίας εκτόξευσης είναι μια δέσμη αποβληθέντος πλάσματος που περιορίζεται σε ένα πεπερασμένο σχήμα, συχνά μια γραμμή. Μπορούμε να δούμε μερικά υλικά του πραγματικού κόσμου για να το καταλάβουμε αυτό, καθώς η τιμπάνα είναι μια φανταστική ουσία.

Αρχικά, πρέπει να γνωρίζουμε σε ποια θερμοκρασία το αέριο τιμπάνας γίνεται πλάσμα τιμπάνας. Η θερμοκρασία στην οποία τα υλικά μετατρέπονται σε πλάσμα είναι αρκετά συνεπής, επομένως θα μπορούσαμε να υπολογίσουμε ότι μια λογική θερμοκρασία στην οποία το αέριο tibanna γίνεται πλάσμα είναι 360.000 βαθμούς Φαρενάιτ. Εάν ένα τέτοιο αέριο ερχόταν σε επαφή με το σώμα σας, θα μετέφερε τη θερμότητά του σε εσάς. Σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, τα περισσότερα υλικά έχουν περίπου την ίδια ειδική θερμότητα (ικανότητα αποθήκευσης θερμικής ενέργειας). Μπορούμε να πούμε ότι ένα μπουλόνι πλάσματος στους 360.000 μοίρες πιθανότατα θα εξατμίσει οποιοδήποτε σημείο του σώματός σας που χτυπούσε, εάν υπάρχει αρκετό πλάσμα.

Ωστόσο, υπάρχει πρόβλημα με τους εκτοξευτές που εκτοξεύουν πλάσμα. Ένα πλάσμα αποτελείται από μια σούπα σωματιδίων φορτίου που θα δώσουν δυνάμεις από τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Ένα μπουλόνι πλάσματος που πυροβολείται με 73 μίλια την ώρα (μια αξιοπρεπής εκτίμηση για την ταχύτητα των μπουλονιών blaster στο Star Wars ) θα απαιτούσε μόνο ένα πεδίο περίπου ένα εκατομμύριο φορές ασθενέστερο από το μαγνητικό πεδίο της Γης για να αναγκάσει το μπουλόνι να μετακινηθεί ενάμισι μέτρο δεξιά ή αριστερά (αν ο στόχος είναι 33 πόδια μακριά). Αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί τα blaster είναι προφανώς τυχαία και οι stormtroopers φαίνεται να έχουν τρομερό στόχο. Το παραμικρό αδέσποτο μαγνητικό πεδίο θα μπορούσε απροσδόκητα να αλλάξει τη διαδρομή των μπουλονιών. Στην πραγματικότητα, αν ένας θύελλας πυροβολούσε στη Γη, ο κοχλίας όχι μόνο θα έχανε τον στόχο του, αλλά θα ταξίδευε σε έναν τόσο στενό κύκλο που θα χτυπούσε το όπλο από το οποίο πυροβολήθηκε.

Δεδομένου του πόσο ένα αδέσποτο μαγνητικό πεδίο θα επηρέαζε την τροχιά ενός μπουλονιού πλάσματος, ίσως οι εκτοξευτήρες να είναι πράγματι όπλα λέιζερ όπως υποδεικνύεται στο αρχικό σενάριο. Η ακρίβεια ενός πιστολιού λέιζερ είναι πολύ μεγαλύτερη, καθώς το φως είναι πιο δύσκολο να ανακατευθυνθεί. Απαιτεί επίσης λιγότερη ενέργεια για την παραγωγή ενός μπουλονιού. Όταν απεικονίζετε ένα λέιζερ, πιθανότατα σκέφτεστε ένα που δεν θα βλάψει ούτε θα καταστρέψει τους πίνακες οργάνων όταν τους "πυροβολήσετε". Αυτό συμβαίνει επειδή οι δείκτες λέιζερ είναι οι πιο διαδεδομένοι και είναι (κυρίως) λέιζερ κατηγορίας 1. Ένα όπλο λέιζερ πιθανότατα θα είναι ένα λέιζερ κατηγορίας 4, το οποίο μπορεί να κάψει το δέρμα, να αναφλέξει εύφλεκτα υλικά και σίγουρα να προκαλέσει βλάβη στην όραση.

Συνήθως, τα λέιζερ κατηγορίας 4 έχουν ισχύ άνω των 500 milliwatts, πράγμα που θα σήμαινε ότι εάν κάποιος βρισκόταν σε επαφή με το δέρμα σας για αρκετά δευτερόλεπτα, θα προκαλούσε σοβαρά εγκαύματα. Τα λέιζερ υψηλότερης ισχύος θα προκαλούσαν προφανώς μεγαλύτερη ζημιά πιο γρήγορα, αλλά αυτό φαίνεται να συνάδει με τη ζημιά που λαμβάνει η Leia όταν χτυπιέται στο Endor.

Ίσως το καλύτερο επιχείρημα ενάντια στην ιδέα ότι πρόκειται για ακτίνες λέιζερ είναι ότι όλο το φως ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός. Αυτά τα μπουλόνια εκτόξευσης ταξιδεύουν πολύ πιο αργά από το φως. ταξιδεύουν πιο κοντά στα 100 πόδια ανά δευτερόλεπτο αντί για τα 186.000 μίλια ανά δευτερόλεπτο που ταξιδεύει το φως. Στις ταινίες χρειάζονται ένα ή δύο δευτερόλεπτα από τη στιγμή που το blaster είναι κόκκινο και το άτομο χτυπηθεί. Εάν αυτό ήταν ένα πραγματικό λέιζερ που ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός, αυτός θα ήταν ο χρόνος που θα χρειαζόταν για να χτυπήσει κάποιον στο φεγγάρι ενώ στεκόταν στη Γη.

Καμία από αυτές τις εξηγήσεις δεν ταιριάζει με αυτό που φαίνεται στην ταινία. Αν πρέπει να επιλέξουμε μια εξήγηση για να είναι η πιο πιθανή, αυτή είναι η εξήγηση πλάσματος. Είναι πιο πιθανό να μην υπάρχουν μαγνητικά πεδία σε σκηνές όπου οι εκτοξευτές είναι κόκκινοι παρά οι μηχανικοί που σχεδίασαν τους εκτοξευτές βρήκαν έναν τρόπο να επιβραδύνουν το φως.

Ηλεκτρονικό προσωπικό

Πόλεμος των Άστρων παρέχει ένα οπλισμένο προσωπικό γνωστό ως ηλεκτροσταφ. Χρησιμοποιείται κυρίως από τους προσωπικούς φρουρούς του στρατηγού Grievous, το ηλεκτρικό στέλεχος αποτελείται από ένα ραβδί 6 ποδιών με σταθερή ηλεκτρική ενέργεια που περιβάλλει το τελευταίο πόδι περίπου και από τα δύο άκρα. Τα βλέπουμε να χρησιμοποιούνται με μέτρια αποτελεσματικότητα ενάντια στον Όμπι-Ουάν και τον Άνακιν καθώς σώζουν την καγκελάριο από τον στρατηγό Γκριβούς στο Επεισόδιο III . Πόσο δύσκολο θα ήταν να έχουμε ένα προσωπικό με ηλεκτρισμένα άκρα; Θα υπήρχαν προβλήματα με τη χρήση ενός όπλου όπως αυτό; Θα μπορούσε να σταματήσει τη λεπίδα ενός φωτόσπαθου; Εάν πεταχτεί αρκετά δυνατά, θα μπορούσε ένα από αυτά να σπάσει το παράθυρο ενός διαστημόπλοιου;

Απαιτείται μεγάλο ηλεκτρικό δυναμικό για να δημιουργηθούν συνεχείς ηλεκτρικές εκκενώσεις σε απόσταση περίπου ενός ποδιού. Για να δημιουργήσετε μόνο μια σπίθα σε αυτή την απόσταση, πρέπει να δημιουργήσετε μια διαφορά δυναμικού αρκετά μεγάλη ώστε να ιονίζει τον αέρα. Στη Γη, αυτό σημαίνει περίπου ένα εκατομμύριο βολτ ανά πόδι. Αυτό ακούγεται πολύ, αλλά ο σχεδιασμός ενός τέτοιου όπλου θα ήταν αρκετά εύκολος. Εάν κάθε άκρο είχε έναν μεταλλικό δακτύλιο περίπου ένα πόδι από την άκρη και ένα ηλεκτρόδιο υψηλής τάσης σε κάθε άκρο του ραβδιού, θα λειτουργούσε σαν πυκνωτής που φορτίζεται συνεχώς από μια εσωτερική πηγή ισχύος και στη συνέχεια εκφορτίζεται μέσω της ηλεκτρικής διάσπασης του αέρα.

Πώς λειτουργεί λοιπόν όλο αυτό; Υπάρχουν δύο μεταλλικοί δακτύλιοι, ο ένας στο άκρο του προσωπικού φορτισμένου μέχρι πολύ υψηλή τάση. Ο άλλος δακτύλιος, πιο κοντά στο κέντρο του ραβδιού, είναι γειωμένος. Αυτό δημιουργεί αυτό που ονομάζεται πυκνωτής, μια συσκευή σχεδιασμένη να αποθηκεύει ηλεκτρικό φορτίο. Καθώς το φορτίο σε έναν πυκνωτή αυξάνεται, το ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ των δύο δακτυλίων αυξάνεται αναλογικά. Τελικά, το ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ των δακτυλίων φτάνει σε ένα σημείο όπου μπορεί να διαχωρίσει τα ηλεκτρόνια από τα άτομα τους και να μετατρέψει για λίγο τον αέρα σε ένα εξαιρετικά αγώγιμο πλάσμα. Μόλις αφεθεί το φορτίο να ρέει μεταξύ των δακτυλίων, αυτοί αποφορτίζονται πλήρως (επειδή το αρνητικό φορτίο του ενός κινείται για να ακυρώσει το θετικό φορτίο στον άλλο). Στη συνέχεια, εναπόκειται στην πηγή ενέργειας να επαναφορτίσει αυτούς τους μεταλλικούς δακτυλίους.

Η δημιουργία αυτού του όπλου είναι εφικτή, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι θα ήταν πρακτικό στη χρήση του. Το πρόβλημα με ένα ηλεκτρικό στέλεχος είναι ότι φορτίζετε τα άκρα και το πιο βολικό μέρος για να τα αποφορτίσετε είναι οι μεταλλικοί δακτύλιοι (ένα πόδι μακριά από τα άκρα). Εάν βάλετε το άκρο του προσωπικού λιγότερο από ένα πόδι από οποιαδήποτε μεταλλική επιφάνεια, πιθανότατα θα εκκενωθεί εκεί. Δοκιμάστε να παρακολουθήσετε οποιονδήποτε από τους αγώνες μεταξύ του Obi-Wan και ενός από τους MagnaGuards και δείτε πόσο συχνά τα άκρα του προσωπικού βρίσκονται σε απόσταση αναπνοής από κάτι μέταλλο. Όσο και αν είναι γενικά καλή ιδέα να κρατάτε τα άκρα του όπλου σας μακριά από το σώμα σας, είναι ιδιαίτερα επιτακτική ανάγκη όταν είστε κατασκευασμένοι από μέταλλο και το όπλο σας θα τηγανίσει το κύκλωμά σας.

Θα μπορούσε μια από αυτές τις ράβδους να σταματήσει ένα φωτόσπαθο ή να σπάσει από το παράθυρο ενός διαστημόπλοιου; Οι σύντομες απαντήσεις είναι όχι και αν τις πετάξουμε αρκετά δυνατά, αντίστοιχα. Κάποιος θα μπορούσε ενδεχομένως να σταματήσει ένα φωτόσπαθο, αλλά όχι με τον τρόπο που φαίνεται στις ταινίες. Για να δημιουργηθεί ο κεραυνός στις άκρες των ραβδιών, πρέπει να υπάρχει μεγάλο ηλεκτρικό πεδίο. Δεδομένου ότι ένα πλάσμα (δείτε την ενότητα Lightsaber) είναι μια σούπα από φορτισμένα σωματίδια, το ηλεκτρικό πεδίο του προσωπικού θα ασκούσε ισχυρή δύναμη σε όλα τα φορτισμένα σωματίδια και θα μπορούσε να διασκορπίσει τη δέσμη ενός φωτόσπαθου (αν δεν συγκρατείται στη θέση του από ασπίδα συγκράτησης). Όσον αφορά το σπάσιμο ενός παραθύρου, το ισχυρότερο γυαλί θα σπάσει με πίεση περίπου 1 γιγαπασκάλ (περίπου το ένα δέκατο αυτής που χρειάζεται για να σχηματιστούν διαμάντια). Αυτό σημαίνει ότι ένα επιτελείο θα χρειαστεί να ασκήσει δύναμη περίπου 2 εκατομμυρίων λιρών για να σπάσει το παράθυρο στο Αόρατο Χέρι. Το γεγονός ότι τα άκρα είναι φορτισμένα δεν αυξάνει τη δύναμη, επομένως αναρωτιόμαστε βασικά εάν ένα προσωπικό γενικής χρήσης μπορεί να σπάσει ένα παράθυρο και η απάντηση είναι … σίγουρη, αν το πετάξεις αρκετά δυνατά.

Ion Cannons

Στην έναρξη του The Empire Strikes Back , η μυστική βάση Hoth ανακαλύπτεται από την Αυτοκρατορία. Στην εκκένωση που ακολούθησε, οι αντάρτες χρησιμοποιούν τα κανόνια ιόντων τους για να καλύψουν τα πλοία μεταφοράς που εκκενώνουν. Με μερικές βολές, μπορούν να καταρρίψουν ένα Star Destroyer. Αργότερα, καθώς το Millennium Falcon καταδιώκεται από τη Μοίρα Θανάτου, ο Χαν και η παρέα του πετούν στο πεδίο αστεροειδών Hoth. Κατά τη διάρκεια της καταδίωξης, ένα Star Destroyer χρησιμοποιεί τα κανόνια του για να εξατμίσει αστεροειδείς για να προσπαθήσει να ελαχιστοποιήσει τη ζημιά που προκαλείται στο πλοίο. Με μία μόνο έκρηξη ο αστεροειδής φυσιέται σε μικροσκοπικά κομμάτια.

Η καταστροφική δύναμη των κανονιών ιόντων φαίνεται ρητά μόνο μία φορά. Αυτό είναι στην αρχή του The Empire Strikes Back όταν ένα Star Destroyer αφαιρείται από μερικές εκρήξεις από τα επίγεια πυροβόλα ιόντων κοντά στη βάση των ανταρτών. Οι εκρήξεις δεν φαίνεται να προκαλούν μεγάλη δομική ζημιά, αλλά φαίνεται να στέλνουν ένα αρκετά ισχυρό ηλεκτρικό ρεύμα μέσω του πλοίου για να τηγανίσει όλους τους υπολογιστές του. Αυτό θα ήταν το ίδιο αποτέλεσμα με έναν πολύ ισχυρό ηλεκτρομαγνητικό παλμό. Μια έκρηξη αυτής της ισχύος θα απαιτούσε πιθανώς την ίδια ενέργεια που χρησιμοποιεί ένα νοικοκυριό των Ηνωμένων Πολιτειών σε ένα χρόνο.

Ένα δεύτερο παράδειγμα βαρέος όπλου σε χρήση είναι όταν το Star Destroyer εξατμίζει έναν αστεροειδή. Αν και δεν αποδεικνύεται ρητά ότι είναι ένα πυροβόλο ιόντων, είναι τόσο ισχυρό όσο ένα. Για να εξατμιστεί κάτι πρέπει να θερμανθεί μέχρι να λιώσει και μετά να εξατμιστεί. Η εκτίμηση της ποσότητας ενέργειας που θα απαιτούσε αυτό απαιτεί να γνωρίζουμε το ακριβές μέγεθος και τη σύνθεση των αστεροειδών στο πεδίο Hoth. Οι τυπικοί αστεροειδείς στο ηλιακό σύστημα είναι κυρίως σίδηρος ή πυριτικό πέτρωμα, επομένως μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις ιδιότητες αυτών των υλικών στην εκτίμησή μας. Για να εκτιμήσουμε το μέγεθος, μπορούμε να δούμε το μέγεθος της πρόσκρουσης ενός αστεροειδούς που συγκρούεται με το κάτω μέρος του Star Destroyer. Συνδυάζοντας όλα αυτά τα κομμάτια, μπορούμε να πούμε ότι η έκρηξη από τα βαρέα όπλα στο Star Destroyer θα ήταν περίπου 10 joules, ή περίπου 10 φορές η ποσότητα ενέργειας που απελευθερώθηκε κατά την έκρηξη της ατομικής βόμβας πάνω από τη Χιροσίμα.

Είναι σαφές ότι θα απαιτούσε μεγάλες ποσότητες ενέργειας για να τροφοδοτήσουν αυτά τα όπλα, αλλά δεν είναι αδύνατο να επιτευχθεί αυτό. Υπάρχουν και άλλες ανησυχίες, ωστόσο, όταν πρόκειται για βολή όπλων υψηλής ισχύος όπως αυτό. Για παράδειγμα, μια δέσμη ιόντων μπορεί να υποβληθεί σε μια διαδικασία γνωστή ως άνθιση. Εάν όλα τα ιόντα της δέσμης έχουν το ίδιο φορτίο (ας πούμε μια δέσμη ηλεκτρονίων), θα απωθούνται το ένα το άλλο με την πάροδο του χρόνου προκαλώντας την εξάπλωση της δέσμης και την αναποτελεσματική όταν φτάσει στο στόχο της. Η θερμική άνθιση συμβαίνει επίσης όταν τα ιόντα εκπέμπονται σε σωματίδια στον αέρα. Το γεγονός ότι χιονίζει στο Hoth θα αυξήσει μόνο την ποσότητα της ανθοφορίας που θα συμβεί.

Υπάρχουν άλλες ανησυχίες τόσο για τα επίγεια όπλα ιόντων όσο και για πιθανώς αυτά που είναι τοποθετημένα στο Star Destroyer. Κατά την εκτόξευση μιας δέσμης ιόντων σε ένα μαγνητικό πεδίο (το οποίο ομολογουμένως δεν χρειάζεται να έχει ο Hoth), τα ιόντα θα βιώσουν μια δύναμη κάθετη προς την κατεύθυνση της κίνησης. Αυτό θα οδηγήσει στην κίνηση των σωματιδίων σε μια κυκλική διαδρομή (δείτε την ενότητα Blasters για περισσότερα).

Ακόμα κι αν το Hoth δεν έχει μαγνητικό πεδίο, σίγουρα τα Star Destroyer πετούν μέσα από περιοχές κοντά σε πλανήτες ή αστέρια που έχουν μαγνητικά πεδία.

Αν κάποιος σχεδίαζε ένα όπλο ιόντων, θα είχε νόημα ένα σχέδιο είτε σε σχήμα δίσκου είτε σφαιρικό. Προκειμένου να θερμανθούν τα ιόντα αρκετά ώστε να είναι ένα αποτελεσματικό όπλο, θα ήταν ευκολότερο τα ιόντα να κινούνται σε μια κυκλική διαδρομή ενώ επιταχύνονται. Μόλις θελήσετε να πυροβολήσετε, το μαγνητικό πεδίο που τους κρατούσε σε αυτή τη διαδρομή θα μπορούσε να απενεργοποιηθεί και το όπλο θα εκτοξευόταν από μια δέσμη σε ευθεία γραμμή. Αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί θα χρειαζόταν λίγος χρόνος μεταξύ των βολών, καθώς χρειάζεται χρόνος για να επιταχυνθεί η δέσμη των ιόντων σε επαρκείς ταχύτητες, καθώς και το σφαιρικό σχήμα των κανονιών ιόντων που βασίζονται στο Hoth.

Ο Πάτρικ Τζόνσον είναι μέλος του διδακτικού προσωπικού στο Πανεπιστήμιο Τζορτζτάουν, διδάσκοντας κυρίως εισαγωγική φυσική.

Από Physics of Star Wars του Patrick Johnson, Ph.D. Πνευματικά δικαιώματα © 2017 από Simon &Schuster, Inc. Χρησιμοποιείται με άδεια του εκδότη. Με την επιφύλαξη παντός δικαιώματος.