Eure Schild-Theorien

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*an den Kopf klatsch* ich hab ja ganz das Vakuum selbst vergessen-> wir brauchen ergo nicht mehrere Schichten(da das Vakuum ja schon eine Schicht bildet)

Brechungsindex n1=1 Vakuum
Brechungsindex n2 zwischen 0 und 1 für Plasma
w1, w2 Winkel vom Lot in jeweiligem Medium

Snellius'sches Brechungsgesetz:
sin(w1) / sin(w2) = n2/n1
also
w2 = arcsin( sin(w1)*n1/n2 ) nehmen n2=0,5

Der arcsin ist definiert zwischen -1 und +1, also haben wir die Bedingung
|sin(w1)*2| < 1
also
w1<30°=pi/6

Bei allen Einfallswinkeln vom Lot >30° hätten wir dann Totalreflexion. Leidergottes wird unser Schiff wahrscheinlich stets sehr direkt beschossen, sodass sich oftmals ein fast lotrechter Einfallswinkel ausegehen wird. Eine rein sphäreische Plasmaschicht vermindert also allenfalls das Trefferrisiko bietet aber keinen suffizienten Schutz vor einem Angreifer der zielen kann.

Wir brauchn eine clevere Anordnung der Plasmaschichten.

jedwede Anordnung würde den Strahl innerhalb des Schildes nur hin oder herbiegen aber am letztendlichen maximal erreichbaren Austrittswinkel wenig ändern(nur seine Relative Position) wenn der maximal erreichbare Bi des Plasmas n=0,5 ist
->was wir brauchen ist ein Plasma mit einem Brechungsindex n~0 oder nahe dem (deine errechneten 30° resultieren ja aus dem angenommenen n=0,5)

gut wenn die Plasmaschicht sehr tief(dick) wäre und der Abstand Raumschiff-Plasmaschicht hoch->könnte der Strahl bevor er durch den Wiedereintritt in das Vakuum(zw Raumsch u Plasmaschicht) auf seinen ursprünglichen Winkel zurück gebrochen wird genug verschoben worden sein um am Raumschiff vorbei zu gehen(allerdings würde er dann wohl im inneren der Plasmasphäre total reflektiert werden->geeigneteres Plasma zu finden scheint die günstigere Alternative)

[mimesot]

Wie errechnet man den Brechungsindex von einem Plasma?

jedwede Anordnung würde den Strahl innerhalb des Schildes nur hin oder herbiegen aber am letztendlichen maximal erreichbaren Austrittswinkel wenig ändern(nur seine Relative Position) wenn der maximal erreichbare Bi des Plasmas n=0,5 ist
->was wir brauchen ist ein Plasma mit einem Brechungsindex n~0 oder nahe dem (deine errechneten 30° resultieren ja aus dem angenommenen n=0,5)

gut wenn die Plasmaschicht sehr tief(dick) wäre und der Abstand Raumschiff-Plasmaschicht hoch->könnte der Strahl bevor er durch den Wiedereintritt in das Vakuum(zw Raumsch u Plasmaschicht) auf seinen ursprünglichen Winkel zurück gebrochen wird genug verschoben worden sein um am Raumschiff vorbei zu gehen(allerdings würde er dann wohl im inneren der Plasmasphäre total reflektiert werden->geeigneteres Plasma zu finden scheint die günstigere Alternative)

Da wir ja hier nicht exakt StarTrek-Schilde diskutieren, sondern, was die bestmögliche Näherung an ST-Schilde mit realistischen Mitteln ist, wären "dicke" Schilde ja gar nicht so verachtenswert. Das mit der Verschiebung des strahls am Schiff vorbei wäre ebenso zu befürworten. Woran stößt du dich bzgl. Totalreflexion?

[McWire]

Woran stößt du dich bzgl. Totalreflexion?

Auch wenn ich nicht "1 von 1" bin, würde mich daran die totale Verspiegelung des Raumschiffes stören, wodurch die Sensoren unbenutzbar würden.
Ein effektiver Gefechtsschild ist nur sinnvoll, wenn er die Sensoren nutzbar lässt.

In Star Trek hat man das Problem "gelöst", indem man Schildfrequenzen und Teildurchlässigkeiten eingeführt hat.

[mimesot]

Guter Punkt.
Aber die totale Versiegelung tritt ja nur bei solchen Winkeln ein, welche größer als ein bestimmter Winkel vom Lot sind. Wenn ich also Sensoren an genügend Orten am Schiff postiere, werde ich überall einen nahezu sekrechten Sicht-Kegel nach draußen finden. Leider sind es aber dann auch jene Winkel unter denen ich hereinschießen kann.

Wo kann ich denn am besten eine Grafik hochladen, damit ihr wisst was ich meine?

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Wie errechnet man den Brechungsindex von einem Plasma?

nachdem was ich mit ergoogeln konnte ist das im Themenbereich "paradoxe Medien" selbst noch in der Erforschung(nicht alle Parameter bekannt) es scheint aber eine Korrelation mit der Dichte des Plasmas zu geben(je dichter umso näher kommt es n=0)

Da wir ja hier nicht exakt StarTrek-Schilde diskutieren, sondern, was die bestmögliche Näherung an ST-Schilde mit realistischen Mitteln ist, wären "dicke" Schilde ja gar nicht so verachtenswert. Das mit der Verschiebung des strahls am Schiff vorbei wäre ebenso zu befürworten. Woran stößt du dich bzgl. Totalreflexion?

wenn es am Schiff vorbei geht wäre der Strahl ja dann zwischen Plasmaschild und Hülle, wird er dort toralreflecktiert springt er so lange an der Innenseite des Schildes entlang bis er auf ein Hinderniss trifft(das Schiff) oder glücklicherweise Senkrecht genug auf die Innenseite trifft->sollte unbedingt nach Möglichkeit vor dem Eindringen in den Schild Totalreflektiert werden
Ich hab mal gezeichnet wie ich das meine(Skizze unten; nicht Winkel oder Maßgenau)

Wo kann ich denn am besten eine Grafik hochladen, damit ihr wisst was ich meine?

unter "Anhänge verwalten" bei den zusätzlichen Einstellungen

[mimesot]

Dichtes Plasma erzeugen ist schwierig. Ich muss mal mein Plasmaphysik-Skriptum heraussuchen, ob da mehr steht, und insbesondere, wie schwierig es ist welche Plasmadichte zu erzeugen (und vor allem zu halten).

Zu deinem Bild:
Im Falle, dass die Geometrie spärisch ist, ist aber der Eintrittsvorgang dem Austrittsvorgang gegenüber einfach eine Spiegelung, sodass der Strahl nicht drinnen bleibt. Ich war so frei, diesen Sachverhalt in dein Bild in blau dazuzumalen.

Ich verstehe nun aber dein Problem, und ich kann es im Fall nichtsphärischer Schilde, was wir wahrscheinlich haben werden, nachvollziehen, dass sowas passieren kann.

@McWire
Ich hab das mit den Sensoren nochmals veranschaulicht. Ich glaube daher, dass wir immer ene Geometrie finden können, die uns trotz partieller totalreflexion eine vollständige Sensorabdeckung gewährleistet.

[mimesot]

Ich hab mich mal bisschen auf die Suche nach möglichen Stralengängen gemacht, die ein solches Verhalten wie oben verursachen könnten. War bislang erfolglos.

[mimesot]

Grafik zeigt abgesehen von den Beiden trivialen Strahlengängen (deren in einer räumlichen ellipsoidien Geometrie 6 existieren), zwei auf die selbe Stelle vom Schild in unterschedlichen Winkeln abgefeuerte Strahlen. Besser wäre gewesen einen Winkel einzunehmen der in der mitte der beiden anderen ist, um das Schiff zu treffen.

Existiert so ein Winkel für alle Punkte am Schild (außenseitig), sodass man einen direkten Treffer landen kann?

Auf jeden Fall ist die anzahl der Winkel, unter denen ich auf den Schild treffn knn um dabei das Schiff zu treffen begrenzt. Somit stellt sich die Frage ob die Zahl der möglichen Winkel (schöner: größe des Raumwinkels) um mit Schild getroffen zu werden signifakt geringer ist, als jene ohne Schild.

[mimesot]

Mir ist grad fad.

Für vorerst einen Winkel habe ich nun festgestellt, dass (in grober Abschätzung) der Winkelbereich für einen Treffer mit Schilden kleiner ist, als ohne Schilde (vgl rosa mit gelbem Bereich). Der optimale Weg für den Strahl ist dunkel eingezeichnet.

Der Unterschied der zulässigen Winkelbereiche wächst mit Dicke der Schilde und Brechkraft.

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Was wäre wenn man nun den Raum zwischen Schild und Hülle gering halten würde(so das der Strahl erst garnicht in den Zwischenraum zwischen Schildplasma und Raumschiff gerät)?
zb in dem Man die Außenabgrenzung zwar immer noch per Magnetfeld realisiert aber die Begrenzung zum Raumschiff hin mittels elektrostatischer Aufladung der Hülle.

[mimesot]

Angesehen von indirekten Treffern über Innenreflexion gibt es nur 6 Bereiche am elliptischen Schild, von denen sich ein Treffer aus der Schildinnenseite lösen kann. Aus den blau-grünen Bereiche der "Innenwände" des Schilds können keine Strahlen austreten, die das Zentrum erreichen. Das soll nicht heißen, dass nicht Strahlen, die die Außenseiten des Schildes in diesen Bereichen eintreffen, nicht durchkommen. Sie erfahren eventuell eine Verschiebung sodass sie die Innenseite in den nicht blaugrünen Bereichen erreichen. Dann Besteht eine Trefferchance, wenn der Winkel ebenfalls passt.

[mimesot]

wenn es am Schiff vorbei geht wäre der Strahl ja dann zwischen Plasmaschild und Hülle, wird er dort toralreflecktiert springt er so lange an der Innenseite des Schildes entlang bis er auf ein Hinderniss trifft(das Schiff) oder glücklicherweise Senkrecht genug auf die Innenseite trifft->sollte unbedingt nach Möglichkeit vor dem Eindringen in den Schild Totalreflektiert werden
Ich hab mal gezeichnet wie ich das meine(Skizze unten; nicht Winkel oder Maßgenau)

Zu deinem Bild:
Im Falle, dass die Geometrie spärisch ist, ist aber der Eintrittsvorgang dem Austrittsvorgang gegenüber einfach eine Spiegelung, sodass der Strahl nicht drinnen bleibt. Ich war so frei, diesen Sachverhalt in dein Bild in blau dazuzumalen.

Ich verstehe nun aber dein Problem, und ich kann es im Fall nichtsphärischer Schilde, was wir wahrscheinlich haben werden, nachvollziehen, dass sowas passieren kann.

Um zur ersten deiner Ursprünglichen Proposition zurückzukommen...indirekte Treffer über Totalreflexion an der Innenseite der Schilde sind unter gewissen Winkeln möglich. Siehe Bild im Anhang...

Die Frage ist:
Wie Effizient sind nun solche Schilde wirklich? Kann man eine Wertvolle reduktion der Trefferwahrscheinlichkeit erziehlen?

Zusammenfassung:
Direkte Treffer: Durch erhöhen der Dicke der Schicht kann ich die Verschiebung der Strahlen erhöhen. Da diese stets weg vom Zentrum ist, erreiche ich also eine Ausdünnung der möglichen Bahnen für direkte Treffer.
Durch erhöhen der Plasmadichte verringere ich meinen Brechungsindex, folglich werden die erlaubten Ein-/Ausfallswinkel (vom Lot) auf den (beiden) Vakuumseiten geringer. Damit Schrumpfen die innenseitigen Gebiete für Einfall direkter Treffer.
Indirekte Treffer:
Sind quasi an jedem Einschlagpunkt möglich, sofern die durch Dicke (und auch Dichte) bedingte Verschiebung den Strahl nicht zu weit vom Zentrum verdrängt. Der zugelassene Winkelbereich für einen Treffer ist dabei verhältnismäßig gering (Schild >> Schiff). Die Dichte macht es dem Strahl zwar schwerer in das innere des Schildes zu kommen, aber auch schwerer, wieder heraus zu gelangen. Strahlen laufen sich mit der Zeit tot, da bei jeder Reflexion wieder ein Teil der Energie Zerstreut wird.

Was haltet ihr Prinzipiell von diesem Schild-Modell? (Abgesehen von unästhetischen Verzerrungseffekten und der mühsamen Rückrechnung der Sensordaten)

[mimesot]

Hab hier mal eine Grafik erstellt, wie so eine Schildgeometrie möglicherweise realistisch aussehen könnte. (Größenverhältnisse noch nicht durchdacht.)

Bitte um eure Meinungen!

[mimesot]

Was wäre wenn man nun den Raum zwischen Schild und Hülle gering halten würde(so das der Strahl erst garnicht in den Zwischenraum zwischen Schildplasma und Raumschiff gerät)?
zb in dem Man die Außenabgrenzung zwar immer noch per Magnetfeld realisiert aber die Begrenzung zum Raumschiff hin mittels elektrostatischer Aufladung der Hülle.

Im Falle einer ausschließlich gleichnamig geladenen Hülle, ich sag jetzt mal positie Ionen, verbleiben die Elektronen im Schiff. Dadurch wird verhindert, dass sich die Ionen gemächlich vom Zentrum entfernen. Hättest du nun eine positive zusätzliche Ladung auf der Hülle, so kompensiertst du damit einen Teil des Feldes der negativen Ladungen im Schiff. Dadurch ist das Schiff netto positiv und die Schildteilchen werden sich vom Schiff lösen bis das System wieder ausgeglichen ist.

Ein mit beiden Ladungen geladener Schild würde ein thermisches Plasma verlangen, damit die Ladungen sich nicht zusammentun, neutralteilche bilden, und damit unsteuerbar werden. Diese Möglichkeit gibt es zwar auch, aber durch die enorme Hitze des Plasmas würden wir unglaublich viel Einergie ins Weltall strahlen, wie ein kleiner Feuerball.

Das kalte Plasma darf durchaus auch die Hülle berühren, nur müsste man dort dann von Zeit zu Zeit die Schicht aufkehren, und das Meterial wieder dem Schildgenerator zuführen. Kaltes Plasma ist für Materialien nicht zwingend schädlich.

[Pieter deVries]

Ich erinnere mich, mal irgendwo etwas von Tscherenkov-Strahlung gelesen zu haben.