Hätten Laserwaffen einen erheblichen Rückstoß?
Ich habe mich neulich in Reddit herumgetrieben, als ich auf eine Diskussion stieß, in der es darum ging, wie Laserpistolen in Warhammer 40.000 einen nennenswerten Rückstoß haben, genug, dass ein Laserscharfschützengewehr einen Tritt hatte, der stark genug war, um einen blauen Fleck auf der Schulter zu hinterlassen. Jetzt weiß ich, dass 40k selbst im Vergleich zu den meisten Science-Fiction-Serien schnell und locker mit den Gesetzen der Physik spielt, aber das schien mir selbst ungläubig. Nach meinem Verständnis würden Laserwaffen keinen Rückstoß haben, da Photonen keine nennenswerte Masse, nur einen Impuls haben oder die Kraft, die sie auf den Feuerwehrmann ausüben würden, absolut winzig wäre. Ich habe auch nicht viel über echte Laser gehört, die jemals einen signifikanten Rückstoß hatten.
Überraschender ist, dass niemand in den eigentlichen Fäden in der Lage zu sein schien, herauszufinden, ob Laserwaffen einen nennenswerten Rückstoß haben würden. Sowohl in der Diskussion als auch in einem anderen verknüpften Blogpost schlagen die Leute alle möglichen Erklärungen vor: "Ja, es hätte einen Rückstoß", "Nein, es hätte keinen Rückstoß" oder "Ja, aber der Rückstoß wäre gering", und es ist schwer zu sagen, welche sind genau auf die Physik des wirklichen Lebens. Die Links werden unten veröffentlicht, wenn jemand an den tatsächlichen Erklärungen interessiert ist.
https://www.reddit.com/r/40kLore/comments/kc3ddl/why_do_lasguns_have_recoil/ http://thevirtuosi.blogspot.com/2010/04/today-id-like-to-approach-question-near.html?m=1
Meine Frage hier ist also, ob eine Laserwaffe einen erheblichen Rückstoß hat oder nicht . Und damit meine ich eine echte Laserwaffe, keine Partikelkanone, die als Laser verkleidet oder als Star Wars-Blaster falsch identifiziert ist.
Antworten
Nein, obwohl es einen Rückstoß geben würde, reicht es nicht aus, wahrnehmbar zu sein. Zum Beispiel nachhttps://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_pressure#Solar_radiation_pressurebeträgt der Strahlungsdruck der Sonne über einen Quadratmeter 10 μN. Ein Laser mit 100.000 Sonnenstärken über einem Quadratmeter Strahl oder 1.000.000.000 Mal Sonnenleistung über einem Quadratzentimeterstrahl würde also nur 1 N Kraft erzeugen, was ungefähr der Kraft entspricht, die 1 Apfel in der Hand hält .
[BEARBEITEN] AlexP zeigt in einem Kommentar gute zusätzliche Informationen an. Die Energie der Sonne über 1 Quadratmeter beträgt ~ 1.360 Watt. Wenn Sie diese an unseren hypothetischen 1.000.000.000-fachen Leistungsstrahl oben anschließen, sind das 136 MW. Ein Megawatt entspricht einem Megajoule pro Sekunde, und ein Megajoule entspricht in etwa der Energie eines Dynamitstabs. Wenn Sie diesen hypothetischen Strahl eine Sekunde lang eingeschaltet lassen, werden dem Ziel jede Sekunde 136 Dynamitstangen mit einer maximalen Rückstoßkraft von 1 N zugeführt. Das ist weitaus leistungsstärker als ein fiktives "Laser-Scharfschützengewehr".
Ein Laser hätte nicht genug Rückstoß, um Ihr Ziel zu beeinflussen. Abhängig von den Bedürfnissen Ihrer Geschichte kann es verschiedene sekundäre Ursachen für den Rückstoß geben. Vielleicht wäre "vermittelte Bewegung" ein genauerer Name.
Der Laserprojektor verfügt über Räume, die zur Luft hin offen sind. Während der Laser durch die Luft läuft, erwärmt er sich, dehnt sich aus und möchte durch alle verfügbaren Löcher evakuieren. Jegliche Feuchtigkeit in der Luft wird vergasen und sich ausdehnen, wodurch im Wesentlichen ein Dampfstrahl erzeugt wird. Wenn die einzige Öffnung die "Mündung" ist, wird die heiße + expandierte Luft dorthin geleitet, wodurch eine Kraft vom Strahl nach hinten ausgeübt wird. Möglicherweise eine Überraschung für einen Protagonisten, der gerade aus einem Fluss oder Regensturm gekrochen ist und jetzt Wasser in seiner Waffe hat.
Der Laser verfügt über eine Art Kühlsystem, das möglicherweise auf Flüssigkeit basiert. Dies bedeutet, dass eine Pumpe die Flüssigkeit durch einen Kühler und zurück zur Pistole leitet, um sie wieder zu kühlen. Es ist möglich, dass die Pumpe beim Start einen rotierenden "Kick" hat, der der Drehrichtung entgegengesetzt ist. Ein Sanftanlauf im Motor der Pumpe würde dies abschwächen.
Sie können auch Trägheit in der fließenden Flüssigkeit oder in den Lüftern haben, die beim Versuch, die Waffe zu drehen, einen Präzessionseffekt erzeugen. Nicht ganz Rückstoß, aber es könnte ein wahrnehmbarer Effekt sein.Wenn Sie ein funky Verbrauchsmaterial benötigen, z. B. dass der Primärstrahl in Lensman ein überlasteter Strahlprojektor ist und wie eine Blitzlampe der Kamera ausgetauscht werden muss, kann der Bewegungsmechanismus zum Auswerfen und Laden einer neuen Lampe einen Rückstoß aufweisen. Auf diese Weise können Sie auch Tropen wie "ohne Munition" mehr als "leere Batterie" verwenden.
Es ist ein explosiv gepumpter Laser und die heißen Verbrennungsprodukte werden nach dem Schuss meist in Feuerrichtung abgelassen. Es wird versucht, die Entlüftung auszugleichen und den wahrgenommenen Rückstoß durch unterschiedliche Variationen der Mündungsbremsen zu begrenzen, andere bleiben jedoch bestehen.
Rückstoß: JA. Messbar? NEIN
In Bezug auf Schub / Rückstoß ist Ihre Laserwaffe nur eine Photonenrakete.
Für eine Photonenrakete gibt es eine sehr einfache Regel: 300 MW / N.
Dies bedeutet, dass eine 300-Megawatt-Lichtphotonenwaffe einen Rückstoß von 1 Newton (3,6 Unzen) erzeugt.
Und das gilt nur, während es kontinuierlich feuert.
Wie stark ist ein 300 MW Dauerstrahl? Ein industrieller Laserschneider läuft mit etwa 5000 W, um 1,3 cm Edelstahl zu durchschneiden. Ihr Lasergewehr ist bereits 60 000 Mal so stark. Und dafür hat es 3,6 Unzen Rückstoß.
Verschieben Sie dies zu einer Antwort, wie von Criggie vorgeschlagen
Ein Grund, warum eine Laserwaffe einen Rückstoß haben könnte, ist die Benutzererfahrung - groß geschrieben, weil es sich um eine Designentscheidung handelt.
Wir leben in einer Welt, in der Autos sorgfältig konstruierte Motorgeräusche haben, Staubsauger lauter sind als nötig, weil die Leute die leisen als weniger effektiv ansehen und taktile Benutzeroberflächen wählen, die echtes Feedback geben.
Es ist nicht schwer sich vorzustellen, dass es sich für Menschen, die aus Projektilwaffen kommen, nicht richtig anfühlt , etwas ohne Rückstoß und ohne sichtbaren Effekt abzufeuern. Wenn physisches Feedback eingebaut wird, denken die Leute, dass es effektiver ist - und verkaufen so mehr.