Magnetische Schilde

[Phaidon]

Ich hab mal etwas gegoogelt und folgende Daten gefunden:

- Man hat mit einen Laser eine Billionstel Sekunde lang ein Material mit 90 Trillionen Watt pro Quadratzentimeter bestrahlt. Dadurch entstand nen Plasma in dem man ein Magnetfeld von 34 000 Tesla messen könnte.
- Stärkstes herkömmliches wäre mit nen Hybridmagneten (resistiv + supraleitend) 45 T.

-> Wenn wir ein Raumschiff von 25 m Länger hätten, dass um den Rumpf (r = 5 m) eine Magnetspule gewickelt hätte, die ein Kraftfeld von 50 T erzeugen könnte, bis zu was einer Geschwindigkeit bzw. Masse könnte das Ding Partikel oder Projektilwaffen ablenken?
-> Wie weit würde das Feld reichen,
-> was für eine Geometrie hätte es,
-> würde das Raumschiff überhaupt ganz bleiben?
-> Falls es so eine einfache Stabmagnetform hätte. Hätte man doch das Problem, dass das die Magnetfeldenden jeweils positive bzw. negative Dinge anziehen statt sie abzuwehren?
-> Würde wenn man das Magnetfeld "quer" zur Flugrichtung stellt positiv und negativ geladene Geschosse abgelenkt werden können (Bild Anhang).
-> Was passiert mit nicht magnetischen Stoffen, werden die im Feld magnetisiert und auch abgelenkt?

[Cmdr. Tomalak]

Der Haken bei Magnetfeldern ist folgender: bei so starken Magnetfeldern verhalten sich sogar nicht-magnetische Stoffe wie Wasser ferromagnetisch, das heißt, sie werden angezogen, weil sich die Elementarmagneten im Inneren ausrichten (ich weiß, dieses Modell ist veraltet, aber immer noch gut!). Wenn also ein x-beliebiges Objekt, das magnetisch neutral ist, und das sind die meisten Objekte ja, auch die meisten Raumschiffe , dann richten sich diese Elementarmagneten wentsprechend aus, je nach dem, welches Ende gerade am nächsten ist, und das Objekt wird angezogen.

Ein bisschen unpraktisch für einen Schild, wenn du mich fragst, wenn alle Objekte in der Nähe angezogen werden. Die Flugbahn von neutralen Objekten, die sich wie in deiner Grafik in Flugrichtung des Raumschiffs/Flugzeugs bewegen, werden auch so gekrümmt, dass sie auf dein schönes Fluggefährt zurasen.
Also bleiben wir doch lieber beim ST-Modell, bei dem eine lokale Raumzeitverzerrung als Barriere verwendet wird!

[Phaidon]

Grade das ansonsten neutral-geladene Objekte auch magnetisiert werden ist ja das geniale, weil somit Projektile aus allen materialien abgelenkt werden könnte.

Wegen der Materie die auf das Schiff zurast. Ich würde annehmen, dass man das Schild schon länger anhaben muss, damit man mal nen größeren Brocken ansaugt. Ich würde den Schild an ein Radar koppeln, sodass er nur für ein paar Sekunden aktiviert wird, wenn es grade nötig ist um ein ÜProjektil abzulenken. Desweiteren hätte man ja nur ein großes Problem, wenn wie beim linken Bild das Schild so ausgerichtet ist, das Objekte direkt in den Bug gelenkt werden. Wenn das Magnetfeld wie bei Bild 2 ausgerichtet sind und man schnell genug fliegt ist die Wahrscheinlichkeit ein Objekt in die Flanke zu lenken sehr gering, da man Objekte nur ablenkt.

[Skymarshal]

Das Magnetfeld der Erde schützt uns vor Sonnenwinden und lenkt sie ab. Allerdings sind das kleine Teilchen. Gegen größere Geschosse oder sowas bringt es nichts. Allerdings ist das Erdmagnetfeld relativ schwach.

Und wie nicht-magnetische Stoffe aufeinmal durch Magneten angezogen werden sollen habe ich hier nicht wirklich verstanden.

Das geht normalerweise nur mit Gravitation...

[Phaidon]

Allerdings ist das Erdmagnetfeld relativ schwach.

Jo, 30 Mikrotesla. 45 Tesla ist doch "etwas" stärker. Wenn ich mich nicht verrechnet habe 1,5 millionen mal stärker.

[Cmdr. Tomalak]

Das Magnetfeld der Erde schützt uns vor Sonnenwinden und lenkt sie ab. Allerdings sind das kleine Teilchen. Gegen größere Geschosse oder sowas bringt es nichts. Allerdings ist das Erdmagnetfeld relativ schwach.

Und wie nicht-magnetische Stoffe aufeinmal durch Magneten angezogen werden sollen habe ich hier nicht wirklich verstanden.

Das geht normalerweise nur mit Gravitation...

Das mit den Sonnenteilchen ist so ne Sache, weil die ionisiert sind und sich sehr schnell bewegen, daher auch selbst ein Magnetfeld erzeugen. Nur dadurch können sie vom schwachen Magnetfeld der Erde abgelenkt werden. Das Problem ist: ein nicht kleiner Teil fließt bei den Polen durch den Schild durch! Nicht wirklich praktisch. Bei magnetisch neutralen Teilchen oder gar Objekten sieht die Sache absolut anders aus!

Und wie nicht-magnetische Stoffe aufeinmal durch Magneten angezogen werden sollen habe ich hier nicht wirklich verstanden.

Das geht normalerweise nur mit Gravitation...

Unglaublich großer Irrtum! Sobald ein neutrales Teilchen in ein Magnetfeld eindringt, wird es magnetisch polarisiert, das heißt, die davor ungeordneten Elementarmagneten in dem Stoff werden geordnet und ausgerichtet, sodass der Nordpol nachher zum Südpol des Feldes zeigt und umgekehrt, weil diese Pole sich anziehen. Bei schwachen Magnetfeldern bis etwa ein paar Tesla geht das aber nur mit sog. ferromagnetischen Stoffen (Eisen, Nickel, Cobalt), weil dort die Elektronenkonfiguration so geschaffen ist, dass die Elementarmagneten leichter zu ordnen sind und teilweise ihre Ordnung auch beibehalten.

EDIT: Hab gerade eine Zeichnung des Magnetfeldes der Erde ergoogelt:



Sieht deutlich komplexer aus, als die Schilde deines Fliegers, Phaidon. Außerdem sind die nur in eine Richtung effektiv! Sobald du von einer anderen Seite drauf ballerst, kommst du problemlos durch!

[Phaidon]

Mal ne dumme Frage,

Wenn sich die Teilchen innerhalb eines normalerweise nicht magnetischen Materials am Magnetfeld ausgerichtet haben, beeinflusst das dessen Flugrichtung? Ich meine, wenn es wie beim Bild in genau der Mitte ist, ein positives Teilchen würde zur einen Seite und ein ngetaiv geladenes zur anderen Seite fliegen, wenn das Teil aber wie der Magnet + und - Pol hat, in welche Richtung fliegt es dann?

[Cmdr. Tomalak]

Ganz einfach: die Ablenkungskräfte sind an beiden Seiten gleich, weil die Entfernung in diesem Fall zu beiden Polen gleich ist. Das heißt, das Objekt fliegt eiskalt geradeaus weiter. Noch ein Grund, dieses System als Schild in die Tonne zu treten!
Wo bekommst du eigentlich diese tollen Grafiken her? Ich meine, ich habe keine solche Grafiken, die die Funktionsweise des Magnetismus erläutern...

[Phaidon]

Die hab' ich selbst schnell zusammengekloppt.

Also das Magnetfeld ist an den Polen stärker? Sicher? Wenn es so wäre würde das magnetisierte Geschoss also nur abgelenkt werden, wenn es nicht direkt frontral drauf zu fliegen könnte.

Ansonsten könnte man nachdem das Geschoss magnetisiert hat die Ausrichtung des Magnetfeldes verändern. Wenn das Geschoss einem die Zeit dazu läßt^^.

[Cmdr. Tomalak]

Die hab' ich selbst schnell zusammengekloppt.

Also das Magnetfeld ist an den Polen stärker? Sicher? Wenn es so wäre würde das magnetisierte Geschoss also nur abgelenkt werden, wenn es nicht direkt frontral drauf zu fliegen könnte.

Ansonsten könnte man nachdem das Geschoss magnetisiert hat die Ausrichtung des Magnetfeldes verändern. Wenn das Geschoss einem die Zeit dazu läßt^^.

Dass das Magnetfeld an den Polen stärker ist, ist ein Nebeneffekt, der hier unwichtig ist (die Feldlinien laufen dort zusammen, daher die Verstärkung). Was ich meinte, ist, dass ein polarisiertes Objekt in Richtung der Pole beschleunigt wird, denn Pol und Pol ziehen sich an. Natürlich wird das Geschoss nicht abgelenkt, wenn es direkt frontal drauf zu fliegt, weil das Feld symmetrisch ist, sprich, genau in der Mitte habe ich die gleiche Kraft für einen Südpol zum Nordpol des Feldes wie für einen Nord- zum Südpol des Feldes. Die Kräfte gleichen sich aus und der Richtungsvektor des Geschosses bleib unverändert.

Die Idee mit dem Umpolen kannst du leider auch vergessen, weil sich das Objekt an diese Umpolung genau so schnell anpasst! Die Elementarmagneten richten sich immer nach dem aufgebauten Magnetfeld aus, und das bei solchen Feldstärken in kürzester Zeit! Da kannst du so viel umpolen, wie du willst, das blöde Ding wird weiterhin genau auf dich zufliegen...

Da bist du mit deaktivierten Schilden noch sicherer dran

[Phaidon]

Da bist du mit deaktivierten Schilden noch sicherer dran

Wattn' schitt.... Muss man wohl auf wohl oder übel ausweichen.

edit:

Ich meinte nicht umpolen sondern den Emitter drehen, um 45 ° z.B., sodass ein Pol deutlich näher an dem Objekt dran ist und so in eien Richtung ablenken kann.

[Skymarshal]

Das mit den Sonnenteilchen ist so ne Sache, weil die ionisiert sind und sich sehr schnell bewegen, daher auch selbst ein Magnetfeld erzeugen. Nur dadurch können sie vom schwachen Magnetfeld der Erde abgelenkt werden. Das Problem ist: ein nicht kleiner Teil fließt bei den Polen durch den Schild durch! Nicht wirklich praktisch. Bei magnetisch neutralen Teilchen oder gar Objekten sieht die Sache absolut anders aus!

Jo. Die durchkommen ergeben wohl die "Polarlichter".

Unglaublich großer Irrtum! Sobald ein neutrales Teilchen in ein Magnetfeld eindringt, wird es magnetisch polarisiert, das heißt, die davor ungeordneten Elementarmagneten in dem Stoff werden geordnet und ausgerichtet, sodass der Nordpol nachher zum Südpol des Feldes zeigt und umgekehrt, weil diese Pole sich anziehen. Bei schwachen Magnetfeldern bis etwa ein paar Tesla geht das aber nur mit sog. ferromagnetischen Stoffen (Eisen, Nickel, Cobalt), weil dort die Elektronenkonfiguration so geschaffen ist, dass die Elementarmagneten leichter zu ordnen sind und teilweise ihre Ordnung auch beibehalten.

Hmm, das habe ich noch nie gehört. Aber man lernt ja immer dazu. Dachte das es nur ferromagnetische Stoffe und Felder gibt.

Ok, mit Strom kann man auch solche Felder erzeugen. Aber das jede Materie solche Eigenschaften hat?

[Cmdr. Tomalak]

Ich meinte nicht umpolen sondern den Emitter drehen, um 45 ° z.B., sodass ein Pol deutlich näher an dem Objekt dran ist und so in eien Richtung ablenken kann.

Na dann wird die Flugbahn wirklich abgelenkt, und zwar genau auf den näherliegenden Pol! Das Teil schlägt jetzt sogar genau auf deinem Emitter ein! Immer noch nicht besonders praktisch...

Außerdem: selbst wenn das geklappt hätte, wäre es ziemlich unpraktisch, wenn man seinen Emitter nach jedem ankommenden Objekt neu ausrichten muss. Und wenn auf einmal mehrere kommen

Ok, mit Strom kann man auch solche Felder erzeugen. Aber das jede Materie solche Eigenschaften hat?

Das ist ja der Witz! Man arbeitet normalerweise mit extrem schwachen Magnetfeldern. Ein durchschnittlicher Elektromagnet bringt selten mehr als ein paar hundert Militesla auf die Waagschale. Selbst im größeren Maßstab bei Wirbelstrombremsen von größeren Zügen dürften die auch nicht viel mehr als 1 Tesla leisten, und das wäre schon echt viel!

Ich habe aber mal gesehen, wie Wasser (!) und sogar Obst mit einem Magnetfeld in der Schwebe gehalten wird (Clever, die Show die Wissen schafft! Meistens zwar ziemlich oberflächlich um das Massenpublikum nicht zu überfordern, aber trotzdem immer ganz interessant!). Dabei hat der entsprechende Proffessor auch gesagt, dass das mit allen Stoffen funktioniert, wenn das Magnetfeld stark genug ist.

Die Vorstelung mit den Elementarteilchcen ist nämlich Quantenphysikalisch absoluter Humbuk, sie erklärt nur einige Phänomene einfach und treffend. Die Sache ist nun diese, dass Fe, Ni und Co durch Magnetfelder "anfälliger" sind als die anderen Stoffe. Geht man mit der Stärke aber genug rauf, dann funktioniert das überall, weil der Magnetismus eine komplexe Sache mit den Elektronen eines Atoms ist (fragt mich nicht genau!). Da aber jeses Atom Elektronen besitzt, ist dieses Phänomen auch überall anzutreffen.

[Phaidon]

Na dann wird die Flugbahn wirklich abgelenkt, und zwar genau auf den näherliegenden Pol! Das Teil schlägt jetzt sogar genau auf deinem Emitter ein! Immer noch nicht besonders praktisch...

Ne, sobald es aus dem Kurs raus Richtung Pol den Magnetfeldlinien entlang beschleunigt wurde schaltet man das Feld ab und das Objekt behält die Beschleunigung bei und fliegt aus der Bahn.

Außerdem: selbst wenn das geklappt hätte, wäre es ziemlich unpraktisch, wenn man seinen Emitter nach jedem ankommenden Objekt neu ausrichten muss. Und wenn auf einmal mehrere kommen

Jo, das ist der Harken.

[Cmdr. Tomalak]

Ne, sobald es aus dem Kurs raus Richtung Pol den Magnetfeldlinien entlang beschleunigt wurde schaltet man das Feld ab und das Objekt behält die Beschleunigung bei und fliegt aus der Bahn.

Und in der Zwischenzeit sind deine Schilde unten
Ansonsten hast du Recht. Fazit: Magnetische Schilde haben eine extrem eingeschränkte Effektivität und müssen exakt richtig eingesetzt werden, um überhaupt was zu bringen...