Wirkung von Atombomben

[MarcBSG]

OK, kann mir von den Hobby-Physik-Professoren des Forums jemand sagen, aus welchem Werkstoff die Galactica gefertigt wurde?
Wäre ja nicht schlecht zu wissen, welche Eigenschaften dieser Werkstoff hat.
Ebenfalls wäre es gut zu wissen, wie genau die Panzerung der BigG konstruiert ist. Wie dick ist sie zum Beispiel? Welche Werkstoffe wurden verbaut? Wie wird Energie über die Struktur abgeleitet? Welche Sondereinrichtungen gibt es (z.B. Trägheitsdämpfer, ggf. über die künstliche Schwerkraft gesteuert)? Wie gut kann sie Hitze und Strahlung ggf. reflektieren oder anderweitig ableiten?

Ich denke, wenn wir die Frage, aus welchen Werkstoffen die Galactica und vor allem ihre Panzerung im Detail besteht, und wie genau die Panzerung, oder anders gesagt, die gesamten Deffensiveinrichtungen des Schiffes funktionieren, macht diese Diskussion erst wirklich Sinn.

[McWire]

Interessanter Thread den ich leider paar Wochen lang überlesen habe...

Ich versuch das ganze mal aus der realwissenschaftlichen Perspektive zu erläutern, da ich von BSG eigentlich nur sehr wenig Ahnung habe.

Um zu verstehen wie eine atomare Explosion im Weltall auf ein metallisches Objekt wirkt, muss man ersteinmal wissen wie genau so eine atomare Explosion abläuft. Ich verzichte jetzt mal auf die Beschreibung einer thermonuklearen Explosion und reduziere die Überlegung auf eine konvetionelle nukleare Reaktion.
Im Wesentlichen besteht eine Atombombe aus 3 Schichten, einer Neutronenquelle, dem Spaltmaterial und Sprengstoff.
Das Spaltmaterial ist ringförmig um die Neutronenquelle angeordnet, wobei es unterteilt ist um die kritische Masse nicht zu überschreiten.
Bei der Zündung wird bei der sogenannten Implosionsbombe, der am weitest verbreiteten Bauform bei Plutoniumbomben der Sprengstoff rund um das spaltbare Material gezündet, woraufhin dieses stark komprimiert wird und auf die Neutronenquelle stürzt... daraufhin beginnt die eigentliche Kettenreaktion, die in mehren Stufen abläuft.

Stufe 1: Im Inneren des komprimierten Packetes beginnt die Spaltkettenreaktion woraufhin Unmengen an Neutronen entstehen. Diese Neutronenreaktionsfront läuft jetzt radial nach aussen woraufhin der "Brennstoff" von innen nach aussen "verbrennt". Dieser Vorgang dauert, da sich die Neutronen mit 1/3c bewegen etwa 10^-8 Sekunden.

Stufe 2: Sobald die Neutronenreaktionswelle den Aussenrand des komprimierten Spaltmaterial erreicht, entsteht die erste Explosionswirkung in Form intensiver Strahlung. Diese Strahlung liegt im Gamma-Strahlenbereich und hat das Äquivalent von ca 100 Mio +- 20 Mio C°. Diese Strahlung geht radial nach aussen und ihre Wirkung verringert sich mit dem Quadrat des Abstandes. Dabei verringert sich auch die Frequenz aufgrund das die Frequenz einer Strahlung an dessen Energiewert gekoppelt ist. (gemäß E=h*f). In einem typischen Abstand von einem Kilometer hat sich der größte Teil der freiwerdenden Strahlung aufgrund von Streueffekten in Wärmestrahlung und Licht verwandelt. Dabei sinkt die effektive Strahlungstemperatur von 100 Mio C° auf etwa 10.000 °C herab, was etwa blauem Licht entspricht.

Es gibt nur äußerst wenige Materialien die 10.000°C überstehen, aber da der Strahlungsblitz nur wenige Millisekunden anhält könnten Stoff die sich nur sehr langsam erwärmen, also eine sehr große spezifische Wärmekapazität haben, die Explosion relativ gut überstehen.

Kurz darauf folgen die gut 2/3 langsameren überschüssigen Neutronen in Form einer Neutronenstrahlung. Diese Strahlung besteht aus sehr schnellen Neutronen und hat daher kaum Wirkung auf die unmittelbare Umgebung, da die Neutronen zu schnell sind um die Materie effektiv zu interagieren.
Ihre optimale Wirkung tritt im Vakuum erst nach einigen Kilometer auf, da kein Medium vorhanden ist, was sie effektiv abbremsen könnte.


Stufe 3: Sobald die intensive Gamma-Strahlung freigesetzt wurde, wird natürlich auch der Überrest des Spaltmaterial und des Bombenmantel erhitzt und in Plasma verwandelt welches nach aussen strebt, wobei die Dichte dieses Plasma ebenfalls mit den Quadrat des Abstandes abnimmt. Im wesentlich verliert dieses Plasma seine Wirkung nach wenigen 100 Meter, weil es sich zu schnell ausdünnt. Im direkten Explosionszentrum kann es aufgrund dieses Plasma jedoch zu Druckwellen kommen, selbst im Weltall.

Stufe 4: Als nächste würde jetzt die Druckwelle aufgrund der in Plasma verwandelten oder stark erhitzen Luft kommen... da es im Weltall jedoch keine Luft und auch sonst kein dichtes Gas gibt, fällt diese Wirkung im wesentlichen Weg. Die einzigen Druckwellen entstehen innerhalb der Blase aus der verdampften Bombe/Rakete und reichen nur so 100 Meter weit.

Noch ein paar Worte zum EMP (Elektromagnetischer Puls):

Neben der direkten Strahlung der eigentlichen Explosion tritt noch der sogenannte EMP auf.
Sicherlich werden sich einige unter euch fragen wie der EMP bei einer Kernwaffenexplosion zustande kommt.
Der EMP ist nämlich genau wie die Druckwelle nur ein Sekundäreffekt/Nebeneffekt der Explosion und tritt im Weltall nur in sehr geringem Ausmaße auf. Er entsteht dadurch, dass die Gamma-Strahlung und die Neutronenstrahlung Moleküle und Atome innerhalb der Luft mitreisen aufgrund von Stoßeffekten. Da Elektronen sehr viel leichter sind als Protonen oder Atomkerne kommt es sehr schnell zu einer Geschwindigkeitsdifferenz und dadurch zu einer Ladungstrennung.
Infolge dieser Ladungstrennung aufgrund der räumlichen Trennung von Elektronen und Ionen (geladene Atomkerne) entsteht ein intensives elektrisches Feld... dieses elektrische Feld ist für den EMP verantwortlich.
Da es im Weltall keine Luft gibt und nur sehr dünnes Gas bei dem Ladungen getrennt werden könnte, kommt es im Quasi-Vakuum des Weltall praktisch zu keinem EMP.

So ich hoffe ich konnte es hinreichend gut erklären... und nu mach ich mich ins Bett

Edit: Empfehlenswert zu lesen: Kernwaffenexplosion – Wikipedia

[Darkfox]

@McWire
Ein wirklich äußert faszinierender Beitrag der endlich mal ein paar Argumente liefert statt nur wilde Spekulationen und Milchmädchen-Rechnungen.

Was ich noch nicht ganz verstanden habe ist wie in BSG Nuklearwaffen erkannt werden? Also wodurch kann eine Nuklearwaffe von einer normalen unterschieden werden? Anderes Radarbild oder doch durch emitierende Strahlung?


und weil ichs grad gelesen hab nochmal zur allgemeinen Erheiterung:

§ 307 Herbeiführen einer Explosion durch Kernenergie
1. Wer es unternimmt, durch Freisetzen von Kernenergie eine Explosion herbeizuführen und dadurch Leib oder Leben eines anderen Menschen oder fremde Sachen von bedeutendem Wert zu gefährden, wird mit Freiheitsstrafe nicht unter fünf Jahren bestraft.

[Psycho hd]

Vielleicht wurde dies schon geklärt, ich bitte um Entschuldigung, falls dem so ist.

Caprica:

Durch die Atomexplosionen werden Unmengen von Staub, Sand, Dreck usw in die Atmosphäre gewirbelt. Zudem entstehen bei so einem flächendeckenden Bombardement gewaltige Brände.

Durch die Hitze einer Kernwaffe entstehen zunächst Brände, diese werden aber sofort danach durch die Druckwelle gelöscht.

.

PS: Im Weltraum verursachen A-Bomben keinen EMP

Doch, man hat ja mal ne A-Bombe im All getestet und dabei einen EMP beobachtet.

Starfish Prime – Wikipedia

[Baal´sebub]

Doch, man hat ja mal ne A-Bombe im All getestet und dabei einen EMP beobachtet.

Starfish Prime – Wikipedia

400km Höhe ist noch kein freier Weltraum, das ist noch obere Atmosphäre.

[mattberg]

400km Höhe ist noch kein freier Weltraum, das ist noch obere Atmosphäre.

Nach der FAI beginnt der Weltraum schon ab 100km Höhe, nach der Nasa und der USAF schon ab 80km.
In 100km Höhe finden auch die Polarlichter statt.

[McWire]

Vielleicht wurde dies schon geklärt, ich bitte um Entschuldigung, falls dem so ist.



Durch die Hitze einer Kernwaffe entstehen zunächst Brände, diese werden aber sofort danach durch die Druckwelle gelöscht.



Doch, man hat ja mal ne A-Bombe im All getestet und dabei einen EMP beobachtet.

Starfish Prime – Wikipedia

400km Höhe ist noch kein freier Weltraum, das ist noch obere Atmosphäre.

Nach der FAI beginnt der Weltraum schon ab 100km Höhe, nach der Nasa und der USAF schon ab 80km.
In 100km Höhe finden auch die Polarlichter statt.

Der physikalische Mechanismus dem der EMP zugrunde liegt und den ich in meinem ersten Beitrag in diesem Thread schon erklärt habe, funktioniert nur innerhalb einer Atmosphäre oder Gaswolke.
In 80-200 km Höhe ist noch genügend Restatmosphäre vorhanden um einen EMP zu erzeugen und der dort oben extrem erniedrigte Druck sorgt auch für eine weitere Ausbreitung des EMP als am Boden, da die Leitfähigkeit der ionisierten Luft unter Strahlung dort stärker zunimmt als am Boden.
Dies hängt damit zusammen dass die elektrisch Leitfähigkeit von verdünntem Gas sich etwas anders verhält als von "normal" dichtem Gas, da man verdünntes Gas wesentlich leichter vollständig ionisieren kann.

-> Elektronenröhre – Wikipedia (Diese Bauteile, die einige jüngere unter uns noch niemals im Leben gesheen haben dürften, nutzen diesen Fast-Vakuum-Effekt aus.)

Auch reines Vakuum ist übrigends elektrisch leitfähig, jedoch nur wenn die Explosion die entsprechenden Ladungsträger gleich mitbringt (was aber bei einer atomaren Explosion nur sehr begrenzt der Fall ist), ansonsten passiert im Weltall in Sachen EMP absolut garnichts.

BTW: Übrigends gibt es sogar in 400 km Höhe noch Restatmosphäre, sonst müsste die ISS mit ihren Korrekturtriebwerken nicht ständig die Höhe korrigieren.
Die ISS wird nämlich durch die Reibung mit dem verdünnten Gas da oben ständig abgebremst und nähert sich daher langsam der Erde. Damit sie nicht abstürzt muss sie in einem bestimmten Zeitintervall ihre Korrekturtriebwerke zünden um ihre Geschwindigkeit wieder zu erhöhen und dadurch wieder an Höhe zu gewinnen... gleiches git natürlich auch für die Unmengen an Satelliten die da oben herumfliegen.

Selbst der interplanetare Raum ist voller verdünntem Gas, auch wenns nur noch 1000-1 Mio Teilchen pro cm³ sind. Das interstellare Gas zwischen den Planetensystem ist sogar noch dünner mit 10-1000 Teilchen pro cm³ und der intergalaktische Raum ist stellenweis mit 0,1-10 Teilchen pro cm³ sogar fast perfektes Vakuum.
Das beste Vakuum was wir auf der Erde erzeugen können kommt immerhin auf 10.000 - 1 Mio Teilchen pro cm³, also vergleichbar mit dem Gas zwischen den Planeten im Sonnensystem.

[Baal´sebub]

Nach der FAI beginnt der Weltraum schon ab 100km Höhe, nach der Nasa und der USAF schon ab 80km.
In 100km Höhe finden auch die Polarlichter statt.

"Die international anerkannte Definition der Grenze zwischen Erdatmosphäre und Weltraum ist die der Fédération Aéronautique Internationale und liegt in einer Höhe von 100 km, also auf Höhe der Homopause. Demnach läge der größte Teil der Thermosphäre bereits im Weltraum. Diese Definition ist mehr oder weniger willkürlich und hat kein gesondert hervorstechendes Kriterium."

Thermosphäre – Wikipedia

[Klappspaten]

EMP im Weltall - warum nicht?

Um auf McWire's Artikel kurz einzugehen; Die Atmospähre verstärkt den nuklearen EMP, nix destotrotz heißt das nich, dass im All kein EMP entsteht oder sich ausbreitet. Schließlich ist ja ein EMP nix weiter, als ein elektromagnetischer Strahlungsblitz und EM-Strahlung breitet sich im Vakuum ebenso aus. Bei 'ner Nuklearexplosion wird doch in erster Linie Einsteinsche Energie, also EM-Energie in Form eines Strahlungsblitzes aller möglichen Frequenzen frei. Diese EM-Wellen bilden letztendlich den EMP; unabhängig von ihrer Entstehung. Auch 'ne normale Sendeantenne kann EMP's (zwar mit extrem geringer Leistung) aussenden.

Gruß

[McWire]

Um auf McWire's Artikel kurz einzugehen; Die Atmospähre verstärkt den nuklearen EMP, nix destotrotz heißt das nich, dass im All kein EMP entsteht oder sich ausbreitet. Schließlich ist ja ein EMP nix weiter, als ein elektromagnetischer Strahlungsblitz und EM-Strahlung breitet sich im Vakuum ebenso aus. Bei 'ner Nuklearexplosion wird doch in erster Linie Einsteinsche Energie, also EM-Energie in Form eines Strahlungsblitzes aller möglichen Frequenzen frei. Diese EM-Wellen bilden letztendlich den EMP; unabhängig von ihrer Entstehung. Auch 'ne normale Sendeantenne kann EMP's (zwar mit extrem geringer Leistung) aussenden.

Gruß

Diesen Strahlungsblitz habe ich ja erwähnt. Er besteht zum größten Teil aus Gammastrahlung. Er macht im Weltall auch den größten Schaden. Für mich ist der EMP jedoch was anderes.

Es wird sich mangels Materie im Weltall jedoch kein ausgedehntes elektrisches Potentialgefälle (elektrische Spannung) ausbilden.* Dieses elektrische Feld ist ja der Teil, der in einer Atmosphäre den größten Schaden bei technischen Geräten anrichtet und welchen ich als "EMP" verstehe.

* Das elektrische Feld entsteht ja dadurch, dass der Strahlungsimpuls der Nuklearexplosion Elektronen aus den Luftmolekülen schlägt und dadurch eine Spannung in Form von Potentialringen in unterschiedlicher Entfernung um die Explosion entsteht. Dieser Teil fällt im Weltraum weg.

[Prix]

Hallo und guten Abend -

... sehen wir die Sache mal ganz prakmatisch....
die Galaktika wird von einem kalten (ohne Antrieb) Wuchtgeschoss getroffen.
Dieses (dazu ist es da) durchschlägt die Panzerung voll oder teilweise.
Ein Schneid-(spreng) satz zündet und macht den Weg für eine Nuklear-oder termonukleare (Spreng) Ladung frei.

Gedenkminute - Ende Gelände!

Galaktika ist Geschichte.

Teil Zwei....

Die Ladung besteht aus einer schwachen (Nuklear) Ladung und ist als starke Neutronenwaffe gebaut.
Grillparty!!!
Nach Abklingen der Strahlung kann die Galaktika übernommen werde.

nicht schön - aber real.

mfg

Prix

[Admiral Ahmose]

In der Miniserie sieht man das Wrack einer Columbia, total zerfetzt, in zwei große und zig kleine Teile zerrissen. In Razor zerreißt es eine Valkyrie und auch noch die originale Columbia. Das spricht schon für die Existenz von Schiffskiller-A-Waffen. Auf die Galactica wird halt nie so eine Waffe abgefeuert. Das Schiff hatte also Glück. Auch die Peggy wird von solche Waffen verschont.

[Omikron]

In der Miniserie sieht man das Wrack einer Columbia, total zerfetzt, in zwei große und zig kleine Teile zerrissen. In Razor zerreißt es eine Valkyrie und auch noch die originale Columbia. Das spricht schon für die Existenz von Schiffskiller-A-Waffen. Auf die Galactica wird halt nie so eine Waffe abgefeuert. Das Schiff hatte also Glück. Auch die Peggy wird von solche Waffen verschont.

Ach ja? Und was ist mit der Schlacht im Ionischen Nebel? Adama sagt, dass das Flakfeuer nur auf die Raketen zielen soll, die sich der zivilen Flotte nähern. 25 weitere Atomsprengköpfe sind auf die Galactica gerichtet. Er sagt: "Wir können Treffer verkraften, die nicht". Es hört sich so an, als könne die Galactica 25 Atombomben aushalten. Das glaube ich zwar nicht, allerdings wird sie bei der Schlacht ja auch nicht zerstört!

[BluePanther]

Ach ja? Und was ist mit der Schlacht im Ionischen Nebel? Adama sagt, dass das Flakfeuer nur auf die Raketen zielen soll, die sich der zivilen Flotte nähern. 25 weitere Atomsprengköpfe sind auf die Galactica gerichtet. Er sagt: "Wir können Treffer verkraften, die nicht". Es hört sich so an, als könne die Galactica 25 Atombomben aushalten. Das glaube ich zwar nicht, allerdings wird sie bei der Schlacht ja auch nicht zerstört!

Die Zylonen haben aber keine Nuklearsprengköpfe in ihren Rakten eingesetzt. Das kam bisher nur einmal in der Miniserie vor wo die Zylonen versuchten die Galactica mit drei Nuklearwaffen zu vernichten. Ansonsten benutzten sie immer konventionelle Sprengsstoffe um die Galactica zu vernichten.

[Admiral Ahmose]

Richtig, meist setzen die Cylonen keine A-Waffen ein. Gegen ihre konventionellen Raketen sind die Battlestars gut geschützt. Das sieht man auch schon in der Miniserie, wo die BigG mehrere Treffer kassiert ohne das groß was passiert. Die Peggy schluckt ja konventionelles Raketenfeuer in Massen. Mit konventionellen Raketen kann man einen Battlestar nicht beeindrucken.

Warum die Cylonen so selten A-Waffen gegen die Battlestars einsetzen ist natürlich nicht ganz klar. Andererseits wäre die Serie ja zuende gewesen, wenn der BigG dasselbe wie der orginalen Columbia oder der Columbia im Orbit von Caprica passiert wäre.