Ditt skepp kommer just ut ur hyperrymden och din scanner ser ett skepp som hoppar ut ganska nära ditt eget. Pirater, klingar varningsklockan och din hand dunkar till på avtryckaren till skeppets Multimega ProtonBlaster 600 gigawatt och en vit stråle slår ut från skeppssidan.

Allt du hinner höra är hur skeppets generator går ned i varv efter den våldsamma urladdningen, innan motståndarskeppet förvandlas till ett rökmoln, lösa delar faller bortåt i världsrymden och piratskeppets innevånare kokar bort i rymdens obarmhärtiga vakuum.

Det där händer ju varje dag i Science Fiction, men skulle man kunna bygga ett strålvapen av den kalibern på riktigt? Vilka begränsningar skulle det drabbas av?

Vilka strålvapen finns och används idag? Om vapnet ska vara ofarligt för den som fyrar av det tvingas vi använda laser. Proton- och elektronstrålar lämnar så mycket annan strålning vid sidan om att det vore direkt dödligt för kringstående. Det enda laservapen som tycks användas, är det israeliska Nautilus Tactical High Energy Laser eftersom den amerikanska Airborne Laser ABL, boeingflygplanet med 100 kilowattslaser i, är lagd i malpåse. Kanske fick de inte upp tillräckligt med uteffekt, kanske räckte effekten inte till att smälta sönder en raket under den givna tiden.

LaWS. Bild: John F. Williams

Amerikanska LaWS, som provmonterats på ett fartyg, kan tydligen skjuta ned smärre drönare om den får 5-6 sekunder på sig. Laserstrålen skapas i ett flertal halvledarlasrar och leds upp i ”kanonmynningen” genom optiska fiberknippen och strålen hålls fast riktad mot en och samma punkt under en längre tid, av ett riktsystem. Lockheed har något liknande på gång kallat ADAM. Men i båda fallen handlar det om relativt små energimängder, avsedda att värma upp ett metallhölje och sätta eld på bränslet i bränsletanken innanför. Inget kaboom, pang, förintelse, alltså.

Och så glömmer vi Nikola Tesla, för han pratade bara dumheter. Han hade ingen dödsstråle och hans apparater åstadkom inte katastrofen i Tunguska. Det var en meteorit, och i maj 2013 hittade en rysk forskare slutligen de första fragmenten av meteoriten: http://www.technologyreview.com/view/514511/first-tunguska-meteorite-fragments-discovered/. Kan vi äntligen få slut på det pseudovetenskapliga pratet om Teslas icke-uppfinningar? Han populariserade växelströmmen och skapade asynkronmotorn, tack för det, men inte så mycket mer. Tornet i Wardenclyffe fungerade inte som avsett: http://en.wikipedia.org/wiki/Wardenclyffe_Tower. Okej?

Nej, mänskligheten har ännu inget att erbjuda som kan betecknas som en dödsstråle. Men om man kunde bygga en, vilka parametrar skulle gälla?

Tänkbara strålar

Vad ska man använda för typ av stråle? Det hela går ut på att överföra så mycket energi till fiendeskeppet att detta smälter eller helst förgasas, och det snabbt. Gärna på en hundradels sekund eller mindre, för rymdskepp går fort.

Man bör kunna använda alla sorters partiklar som kan överföra energi, som fotoner (i form av ljus, infrarött ljus eller mikrovågor), protoner, neutroner eller elektroner. Givetvis fungerar antimateriavarianten av samma partiklar lika bra, eller bättre: antiprotoner, antineutroner och positroner, eftersom de kommer att annihilera sitt mål till hundra procent och göra om det till röntgenstrålning. Vid CERN skjuter man regelbundet små hål i 20 ton tunga grafitblock med protonstrålar. Men det är inte vilka protonstrålar som helst, utan världen kraftigaste protonstrålar, som man behöver ett smärre kraftverk för att skapa och en accelerator stor som en hel stad.

Ljus har en särskild fördel: Det går med ljusets hastighet. Alla andra partikelstrålar måste accelereras i en accelerator och det kommer att krävas oändlig energi om strålen ska upp i ljusets hastighet.

Här demonstreras ett mindre strålvapen av typen Kill-o-Matic från Glixon Space Industries. Oavsett hur man ser på det måste vapnet ha en fusionsreaktor som är kapabel till minst 100 megawatt för att åtminstone kunna ställa till skada på ett pansarfordon.

Dödsstjärnan inte rekylfri

Galaxens farligaste vapen, anses Dödsstjärnan vara. En rymdstation stor som en mindre måne. Den besitter den största strålkanon som SF-litteraturen skådat, med förmåga att förinta en hel planet.

Dödsstjärnan löser ut vapnet. Bild: Michael Wong.

Vid de första atombombsproven fanns det farhågor om att man skulle kunna tända atmosfären, men det visade sig att så turligt nog inte blev fallet. Men det borde vara en sådan effekt som Dödsstjärnan framkallar, fast helst då i skorpan eller kärnan på planeten i fråga.

Strålkanonen (laser?) gör ett hål av plasma i planeten. Stråltrycket från kanonen gör att plasmat inte kan fly undan ur hålet, utan skapar istället ett högkomprimerat plasma, med mer kompression ju längre in i planeten strålen når. När det når djupt nog är trycket och värmen så stort att några ämnen börjar en mindre reaktion (kanske fission) som höjer trycket mer så att vätet börjar fusionera, vilket spränger planeten i småbitar.

Det man behöver är en laser som är så stark att den förångar tillräckligt mycket av planeten att det blir tillräckligt med väte för att smälla den i bitar.

Alderaan exploderar. Bild: Michael Wong.

Man kan göra en översiktlig uppskattning av den minsta energi som behövs för detta och vi tar Jorden som exempel. För att den inte ska falla ihop igen så måste den utlösta energin accelerera upp allt planetmaterial till minst 11 km/s. Om vi antar det kan ske med 100% verkningsgrad behövs följande energi skapas:

E = 1/2 mv² där m = 5,97219 × 10²⁴ kg och v = 11000 m/s

vilket ger

E = 7,22 x 10³² J.

E = m c²

vilket ger en massa på

m = E/c² = 8 x 10¹⁵ kg

Samma energi som behövs för att förinta planeten, måste skapas i Dödsstjärnans kraftverk. Antag att det är en fusionsreaktor.

Vi får ut 0,7% av massan vid väte-till-heliumfusion, så 1,15 x 10¹⁸ kg väte behövs i kraftverket om processen har ~100% verkningsgrad.

Densiteten för flytande väte är ca 70 kg/m³, så det går åt 1,64 x 10¹⁶ m³ flytande väte, det vill säga ett klot med cirka 158 kilometers diameter. Det får utan vidare plats inuti en Dödsstjärna som är stor som en mindre måne.

Om nu Dödsstjärnans totala massa är 10 gånger vätets så kommer impulsen, om man skickar all denna energi som en ljusstråle, att accelerera upp Dödsstjärnan till över 200 km/sekund åt andra hållet. Om man vill hålla rekylen till under 6G, som är maximalt vad en människa tål, måste man skicka energin fördelad under närmare en timme. I filmen gick det på några sekunder. Som synes är inte detta speciellt realistiskt ens för SF.

Trögheten

Eftersom framtiden erbjuder massor av ny, intressant teknik, ligger ändå problemet inte i strålkanonerna och deras energiförsörjning.

Istället har vi problemet med ljushastigheten och datorers och människors tröghet. Rymdstrider ser fina ut på film, men fundera över hur det skulle gå till i verkligheten. Skeppen far omkring i farter nära ljusets men vi människor är bara elektrokemiska maskiner som reagerar på tiondelar av en sekund, som bäst.

Head-up display. Bild US Navy.

Vi människor är helt omöjliga i rymden, egentligen. Beslut vi tar, måste tas baserat på det vi ser, genom ett fönster eller på en bildskärm. Om man antar att skytten som ska skjuta är insatt i situationen, måste han ändå se head-up-displayen och fundera på vad den visar i form av avstånd och fart och rikta sitt vapen därefter. Det kan ta flera tiondelar av en sekund.

Han Solo flyger så elegant mellan stenarna i ett asteroidbälte, men det får inte gå för fort minsann, för då hinner han inte dra i styrspaken med sina långsamma, mänskliga muskler. Därefter ska skeppets motorer hinna reagera på gaspådraget och servona ska hinna rikta om motorerna så att det inte blir krock med en asteroid. Han borde i realiteten inte ens ha hunnit tänka tanken fullt ut, så skulle han ha blivit till pulver i det där asteroidbältet. När Luke och Leia sitter vid vapnen i Millennium Falcon och skjuter mot imperiets TIE-fighters kan de senare inte gå mer än 75-100 km/t, annars skulle de två hjältarna inte ha någon chans att hinna rikta sina kanoner. (Och så låter det wääääammm i rymden när en TIE-fighter far förbi. Se avsnittet om ljud, nedan.)

Det blir datorer som får flyga åt oss, datorer som får titta på resultatet från scannern, datorer som får planera striden och datorer som får skjuta. Det kommer aldrig att bli tid att rådfråga människor i stridens hetta. Man får förutsätta att fienden utnyttjar samma, eller bättre teknik. Egentligen blir utgången av en rymdstrid ett resultat av hur bra programvaran i stridsdatorerna är, hur mycket virus fienden har kunnat lägga in och så vidare. Man får förutsätta att en tillverkare av stridsdatorer förmodligen köpt in konkurrenternas system och kör ständiga simulerade rymdstrider för att se vad konkurrenterna sysslar med, och kunna komma med programuppdateringar som kontrar det.

Datorer med elektroniska komponenter är ändock begränsade till ljushastigheten i sina elektroniska kretsar. Det kommer att bli konflikter mellan kravet på att hinna ta beslut, kontra fiendeskeppens fart. Flyger fiendeskeppen för fort kommer man inte att ha tid att hinna rikta vapnen, helt enkelt.

Man kan räkna med att de rymdstrider som tycks ta flera timmar på en pang-och-poff-film från Hollywood i själva verket är över på ett par minuter, när datorerna får sköta striden.

Riktmedlen

Problemen ovan kan överföras direkt till de riktmedel som behövs för att träffa ett motståndarskepp med en laserstråle. I de farter vi talar om är inte en ljusstråle framme ”omedelbart”. Inte nog med att datorn måste upptäcka motståndaren och lokalisera denne i rymden. Man måste beräkna dennes fart och riktning och sikta framför nosen på den för att hinna träffa någonstans i mitten när laserstrålen hunnit fram.

Som det ser ut idag blir det svårt eftersom skeppet bara kan upptäckas på grund av det ljus eller annan strålning det avger, eller reflexerna från någon slags scannerstråle, som inte kan gå fortare än ljuset. Så strålen måste fram och tillbaka minst en gång för positioneringens skull. Sedan ska en dator tänka på detta en stund och rikta våra vapen. Antag att datorn tänker en mikrosekund. På det har fienden hunnit 3 kilometer. Antag vidare att lasern riktas med någon sorts spegel. Den måste flyttas fysikt med ett servo (det har du väl sett hur kanontornen svänger hit och dit och skjuter i Star Wars?) och om det tar en millisekund, har fienden hunnit 300 kilometer till. Man måste allstå sikta minst 300 kilometer framför nosen på fienden, plus tiden det tar för laserstrålen att komma fram, plus tiden det tar för scannerstrålen att studsa tillbaka. Sen får man hoppas att inte fienden har sett vår scannerstråle och snabbt kastar om kursen.

Att det skulle kunna finnas en människa med i loopen, att vi tröga varelser skulle kunna vara med och fatta beslut i detta läge, är helt enkelt uteslutet. Det måste bli ett krig maskin mot maskin (M2M).

Förslag till lösningar, någon?

Hörs explosioner i rymden?

I en hollywoodfilm smäller det alltid när något exploderar, oavsett om det försiggår i en atmosfär som kan överföra ljudvågor, eller i vakuum. Det är ungefär samma logik som att det skriker om däcken på en bil som accelererar på en grusväg. Man har debatterat om en explosion över huvud taget skulle kunna höras i rymden.

Först och främst är ”tomma rymden” inte alls tom. Även på tommaste stället finns det ett par partiklar per kubikcentimeter och där det är lite mindre tomt, i närheten av stjärnor och planeter, kan det finnas flera tusen partiklar per cm³. Fast det blir inget kraftfullt BOM, direkt.

Atmosfären på Mars är bara 7% av Jordens. Där kommer det att bli väldigt svårt att ens skrika några längre distanser: http://news.sciencemag.org/earth/2006/06/mars-no-one-can-hear-you-scream.

Men när rymdstriderna härjar som bäst och rymdskeppen exploderar till höger och vänster kommer man förr eller senare in i det heta molnet av partiklar, rök, gaser, förångad metall osv som finns runt skådeplatsen och då kommer man sannolikt att kunna höra explosionerna om man är dum nog att sticka ut öronen i rymden.