Gwiezdne bitwy - dzięki fizyce mogą być bardziej epickie

Wyobraź sobie, że znajdujesz się na pokładzie statku kosmicznego. Może to być Falcon z Gwiezdnych Wojen, albo Serenity z Firefly, albo wymyśl sobie swój ;). Więc jest spokojnie, dookoła gwiazdy i nagle bum! Dostajesz w tyły. Na szczęście tarcza wytrzymała, ale kolejnego ciosu może już nie przetrwać. Co robisz? Oczywiście dzikie uniki połączone z próbą zlokalizowania wroga i zniszczenia jego statku, zanim on zrobi to tobie, prawda? Przecież tak zaczynają się kosmiczne bitwy!

No... nie do końca. Gwiezdne bitwy na ekranie wyglądają dobrze, ale niewiele mają wspólnego z prawdą. Rozłóżmy to sobie na czynniki pierwsze.

Kosmiczne bitwy - trochę mitów

Gdybyś miał zostać uczestnikiem gwiezdnej bitwy w prawdziwym życiu, wyglądałoby to całkiem inaczej niż to, co pamiętasz z ekranów. Chyba jeszcze nie udało mi się znaleźć filmu, który pokazałby jej prawdziwe oblicze, lub chociaż zbliżył się do tego, co mówi o gwiezdnych bitwach fizyka.

Popkultura wytresowała nas w taki sposób, że ciężko nam sobie wyobrazić gwiezdną bitwę bez laserów i uników. W filmach przypomina to raczej podstępne bójki łodzi podwodnych, a w rzeczywistości gwiezdna bitwa wyglądałaby dużo... dziwniej i bardziej interesująco.

Międzygwiezdne potyczki są czymś o czym autorzy science fiction rozpisują się od lat. Ale to „cięższe” science fiction, które dobrze opisuje kosmiczne bitwy niestety znajduje się na szarym końcu lektur przeciętnego czytelnika. Nasze umysły są wypełnione tym, co podsuwa nam popkultura i filmy.

W Gwiezdnych Wojnach widzimy przykłady pilotów, którzy dokonują pięknych uników, a w Star Treku widzimy bitwy, które dzieją się w zwarciu. Gdyby wyjrzeć przez okno, zobaczymy wroga. Dlatego właśnie sądzimy, że tak właśnie wyglądają kosmiczne bitwy. W sumie nawet się nad tym nie zastanawiałeś, prawda? Przyjąłeś, że tak właśnie jest.

Więc dzisiaj pokażemy Ci jak naprawdę wyglądałaby kosmiczna potyczka.

Kosmiczne bitwy - trochę faktów (i numerków)

Odległość

Pierwszą i chyba największą różnicą jest odległość. Na Ziemi odległość na jaką mogą oddalić się dwie armie jest ograniczona. Nie zawsze też mogą w siebie bezpośrednio mierzyć. Jeśli jesteś przeciętnego wzrostu i próbujesz dojrzeć osobę, które znajduje się 5km od ciebie, nie będziesz w stanie tego zrobić, ponieważ zakryje ją horyzont. Ciężko więc wycelować i strzelić, prawda? Nawet lasery mają z tym problem. Wojska testują pewne rozwiązania, ale na chwilę obecną broń laserową można całkowicie zablokować... deszczem. Więc na naszej kochanej planecie jeszcze się nie sprawdzają.

W pustym kosmosie nie ma horyzontu, ani powietrza, czy deszczu. Ciężko również wpaść w studnię grawitacyjną. Ze względu na to wszystko, potencjalny zasięg wystrzelonej kuli zmienia się z maksymalnie kilku kilometrów do... nieskończoności. Pod warunkiem, że po drodze w nic nie uderzy.

Więc mimo że lasery będą mieć limit odległości, nadal jest on większy niż na Ziemi. Używając obecnie dostępnej technologii laserowej w kosmosie jesteśmy w stanie osiągnąć zasięg ponad 10,000km. Co więcej, laser w obecnej technologii jest zdolny w kilka sekund przebić się do 1/3 głębokości metalowej płyty o grubości 3cm. I to z odległości tysiąca kilometrów. Zaskakujące, prawda?

Co to oznacza dla bitw w kosmosie? Będzie zmuszać uczestników do zachowania bardzo dużych odległości od siebie. Zobaczenie wrogiego statku przez okno nie będzie już możliwe. Ba, zobaczenie przyjacielskiego statku będzie niemożliwe. Jedyne co zaobserwujesz, to błysk światła na ułamek sekundy przed tym, jak wrogi laser spali ci rogówki.

Bitwa w zwarciu

Nawet w przypadku, gdyby konflikt z jakiegoś powodu odbywał się w zwarciu nie wyglądałby tak jak na filmach.

Powiedzmy, że jesteś pilotem Strafightera. Mały, zwrotny statek. Bez problemu ucieknie przed ogniem wroga, prawda? No, nie do końca. W momencie, kiedy przyrządy celownicze wroga cię namierzą, jeszcze masz szanse uciec. Ale jeśli wciśnie przycisk, kiedy ma Cię na celowniku, to koniec. Jeśli wróg widzi cię strzelając nie ma szans na unik. Niestety, ale prędkość broni laserowej jest zbyt duża, aby jej uniknąć. Lasery poruszają się z prędkością światła, a światło jest w stanie przebyć kilometr w czasie trzech mikrosekund. To sprawia, że wszelkie manewry unikowe nie mają sensu.

Manewry

Manewry w ogóle robią się dziwne, jeśli chodzi o gwiezdne bitwy. Wiemy, że w kosmosie da się podróżować w trzech wymiarach, jednak w większości filmów zawierających kosmiczne bitwy twórcy zaadaptowali dwuwymiarowe bitwy, podobne do tych na Ziemi.

W kosmosie nie ma płaszczyzny bitewnej, więc uderzanie we wroga ze wszystkich kierunków ma więcej sensu. Taki układ daje atakującym dużą przewagę. Nie ma żadnego powodu, aby gwiezdne potyczki odbywały się twarzą w twarz.

Dwuwymiarowe uniki mają jeszcze mniej sensu, jeśli weźmiemy pod uwagę jak statek porusza się w przestrzeni kosmicznej. Oszczędzanie energii w kosmosie jest dość proste. Jeśli już się rozpędzisz i wyłączysz silniki, twoja prędkość pozostanie taka sama już na zawsze. Ze względu na tę właściwość kosmosu, statek mógłby użyć pędników, aby odwrócić się o 180^o bez zmiany kierunku ruchu.

Większość, lub wręcz wszystkie statki miałyby takie wyposażenie, ponieważ aby zwolnić w kosmosie musisz użyć odpowiedniej siły przeciwnej do kierunku ruchu. Więc dzikie pogonie przypominające samochodowe pościgi z filmów akcji kompletnie nie sprawdzą się w tej sytuacji. Uciekający statek w każdej chwili może się odwrócić i strzelić.

Niszczenie statków

W realistycznej kosmicznej walce nie musisz niszczyć wrogich statków, aby je pokonać. Temperatura może to zrobić za ciebie. Ludzie są raczej ciepli. Temperatura twojej skóry waha się w ciągu dnia od 34 do 37^oC. Na Ziemi ciepło opuszcza twoje ciało na trzy sposoby. Pierwszy, to konwekcja, czyli utrata ciepła przez ciało do otaczającej go cieczy. Na Ziemi, cieczą będzie powietrze. Wiec jeśli podniesiesz rękę do góry, molekuły powietrza będą w nią uderzać, a odchodząc zabiorą ze sobą odrobinę ciepła. Drugim sposobem jest promieniowanie. Wszystko, co posiada temperaturę emituje fale podczerwone, co pomaga obniżyć temperaturę ciała. Trzeci sposób, to przewodzenie. Kiedy dwa ciała się stykają, zaczynają tracić energię przez wzajemne uderzanie molekuł.

W kosmosie nie ma powietrza. Więc nie ma konwekcji i nie ma czego dotknąć. W kosmosie tracisz energię tylko przez promieniowanie, które jest najwolniejszą i najmniej wydajną formą przenoszenia energii.

Na przykład: wiesz, że w kosmosie jest bardzo, ale to bardzo zimno, prawda? Tylko kilka stopni Kelvina. Ale gdyby rzucić twoim nagim ciałem w kosmos, nie zamarzłbyś od razu. Używając prawa Stefana-Boltzmanna i kilku uogólnień, możemy dojść do tego, że ludzkie ciało może zamarzać przez ponad 24 godziny w pustce, jaką jest kosmos.

Ciężko stracić ciepło w kosmosie. Jeśli zastanawiałeś się kiedyś czym są te wielkie panele na stacjach kosmicznych, to masz odpowiedź: są to chłodnice, które pomagają pozbyć się nadmiaru ciepła.

"If you can hit it, heat it!"

Bardzo łatwo jest przegrzać się w kosmosie. Tak łatwo, że zarządzanie ciepłem może okazać się czynnikiem decydującym w galaktycznym starciu. Pomyśl o tym jak wiele ciepła będzie produkował statek we we flocie wojennej podczas walki. Każdy manewr silnika dodaje temperatury; elektronika działa lepiej w wyższych temperaturach; członkowie załogi potrzebują ciepła, by przeżyć; każde uderzenie laserem lub pociskiem kinetycznym dodaje ciepła do tarczy naszego statku. Tak więc prędzej czy później nadejdzie moment, kiedy będziemy tworzyć ciepło szybciej, niż będziemy w stanie się go pozbyć. W takim wypadku będziemy musieli się poddać. Inaczej ugotujemy się we własnym statku.

Wejdź w nadświetlną!

Teraz wyjdziemy troszkę poza czystą fizykę i wkroczymy w świat przypuszczeń. Co prawda nie ma dowodów na to, że będziemy w stanie stworzyć coś takiego jak np. napęd Warp, ale kiedyś nie sądziliśmy, że damy radę pokonać prędkość dźwięku, a jednak się udało. Prawda jest taka, że naukowcy to banda nerdów (czego dowodzi fakt, że na 50 rocznicę Star Treka wstawili statek Enterprise na mapkę pokazującą, gdzie na orbicie znajdują się satelity). Dzięki temu mamy obliczenia jak fajny mógłby być napęd Warp w bitwach kosmicznych.

Napęd Warp zakłada, że pokonujemy prędkość światła. Jeśli uda nam się tego dokonać, będziemy w stanie nie tylko uciec przed wrogim ogniem, ale wręcz pokonać wroga samemu dzięki precyzyjnym obliczeniom. Wchodząc w nadświetlną możemy przeskakiwać z miejsca na miejsce i strzelać laserami w taki sposób, że wszystkie dosięgną wroga w jednym momencie, a nas już dawno tam nie będzie.

Małe podsumowanie

Tak więc z punktu widzenia fizyki, kosmiczne bitwy będą wyglądać inaczej niż to, co widzimy na filmach. Po pierwsze, prawdopodobnie nie widziałbyś wroga w trakcie bitwy, ponieważ znajdowałby się za daleko. Natomiast starcia nie muszą się kończyć zniszczonymi okrętami, których resztki już po wieki będą sobie latać w kosmosie. Będzie to raczej kwestia rozgrzanych do czerwoności statków, których załoga będzie musiała się poddać lub zginąć przez ugotowanie.

Owszem, wszystkie te informacje sprawiają, że walka nie wyglądałaby tak, jak na ekranie, ale osobiście uważam, że byłaby tak samo świetna i ekscytująca. Wyobraź sobie napięcie, z jakim przemierzałbyś kosmos, nie wiedząc skąd i kiedy nadleci pocisk wroga.

Wszystkie opisane tutaj rzeczy są prawdziwymi problemami, z którymi mogłaby się zmagać załoga statku. A twórcy filmów mieliby naprawdę wielkie pole do popisu, jeśli idzie o szukanie rozwiązań, nie sądzisz?