Wie man ein Lichtschwert herstellt (theoretisch)

Jul 15, 2023

Haben Sie jemals davon geträumt, ein Jedi zu sein? Ausgestattet mit einer eleganten Waffe für ein zivilisierteres Zeitalter haben viele von uns davon geträumt, eine leuchtend grüne (oder blaue) Schneise durch eine weit, weit entfernte Galaxie zu schlagen. Disney hat 2018 sogar ein Patent für ein solches Gerät veröffentlicht, obwohl das „Schwertgerät mit einziehbarer, innen beleuchteter Klinge“ nicht unbedingt an das Durchschneiden von Brandschutztüren oder Droidenpanzerungen erinnert.

Das wirft an diesem Star-Wars-Tag die Frage auf: Ist es überhaupt möglich, ein Lichtschwert zu bauen, und wenn ja, wie weit sind wir davon entfernt, es in den Händen zu halten und „Duell der Schicksale“ zu pfeifen? Die Antwort wird Sie vielleicht überraschen – aber zuerst müssen wir genau darlegen, was wir meinen, wenn wir „Lichtschwert“ sagen, und nebenbei etwas Wissenschaft lernen.

Es gibt sechs grundlegende Kriterien, die ein Lichtschwert erfüllen muss: Es muss leuchten und leuchten, wenn es verwendet wird, es muss ein Objekt durchschneiden können, es muss einziehbar sein, es muss ein charakteristisches Zischen erzeugen und Sie müssen in der Lage sein, sie zu überwinden In einem Kampf muss er sich vor allem an die Coolness-Regel halten. Die schlechte Nachricht ist, dass noch nicht alle davon auf einmal möglich sind, aber die gute Nachricht ist, dass alle bereits einzeln möglich sind – zumindest theoretisch.

Obwohl wir in unserer Galaxie keinen Zugang zu Kyber-Kristallen haben, sind die Gesetze der Physik ein mehr als guter Ersatz. Das erste Problem, das es zu bewältigen gilt, ist das Licht und die Schneide, und dafür können wir das physikalische Prinzip der laminaren Strömung nutzen. Dabei bewegen sich alle Bestandteile eines Gases oder einer Flüssigkeit in genau die gleiche Richtung, ohne miteinander zu kollidieren, ähnlich wie bei der Verwendung eines Duschkopfes.

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Dies ermöglicht es uns dann, jede Art von flüssigem Brennstoff-Oxidationsmittel-Gemisch zu verwenden, um einen einzigen, hochintensiven Strahl mit Schneidkraft zu erzeugen. Auch wenn wir versucht sein könnten, einen Treibstoff und Treibstoff in Raketenqualität zu verwenden, ist die Realität so, dass etwas Einfaches wie flüssiges Propan, das in Grills verwendet wird, mehr als ausreicht. Mit diesen Zutaten; Grillbrennstoff und eine Laminarströmungsdüse – die Aufgabe besteht lediglich darin, die Brennstoffmischung und die Ventile so abzustimmen, dass eine einziehbare Klinge entsteht. Für das ikonische „Wusch“ geht es darum, einen Schaltkreis mit einem Lautsprecher und einem Beschleunigungsmesser zu bauen, um den berühmten Klang eines Lichtschwerts zu erzeugen, wenn es geschwungen wird.

Der letzte Schliff ist die berühmte Farbgebung der Klinge. Während das Wiensche Verschiebungsgesetz besagt, dass die Temperatur eines Objekts in direktem Zusammenhang mit seiner Farbe steht, wird uns dies nicht die intensive Farbe verleihen, die wir normalerweise mit diesem Aspekt des Star Wars-Universums assoziieren. Stattdessen können wir die Farbe beeinflussen, indem wir kleine Mengen spezifischer chemischer Verbindungen am Ende des Griffs einbringen. Durch die Verbrennung von Strontiummetall können wir beispielsweise das ikonische Sith-Rot oder Kaliumchlorid für das Mace Windu-Lila erreichen. Das intensive Leuchten des Lichtschwerts entsteht durch die Hitze des Plasmas, das durch die Mischung aus Kraftstoff und Oxidationsmittel erzeugt wird.

Dies stellt uns immer noch vor die Frage, ob wir sie in einem Duell besiegen können, was eine Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturen erfordert, die hoch genug sind, um eine Brandschutztür zum Schmelzen zu bringen. Das Material mit der höchsten Schmelztemperatur ist derzeit die Tantal-Hafniumcarbid-Legierung (Ta4HfC5), die bei satten 3990 °C schmilzt. Dies ist leider die ungefähre Temperatur beim Verbrennen von flüssigem Propan. Wenn man etwas Einziehbares herstellt, führt man auch kleine Schwachstellen in ein Metall ein, was die Wahrscheinlichkeit von Brüchen und Ausfällen erhöht. Daher ist auch bei der Arbeit mit extrem hitzebeständigen Materialien entsprechende Sorgfalt erforderlich, um zu verhindern, dass das Material aufgrund von Belastungen versagt.

Das bedeutet, dass jeder Plan, ein Lichtschwert zu bauen, mit dem man sich messen kann, nicht nur ein hitzebeständiges, sondern auch ein robustes Material beinhalten muss.

Wenn wir mit einem bildschirmgenauen Lichtschwert herumfuchteln, gibt es zwei Haupthindernisse: den Treibstoff und das Duell. Unter der Annahme, dass wir immer noch dem oben erwähnten Prinzip der laminaren Strömung folgen, können wir einen stahlschmelzenden, glühenden Strahl erreichen, indem wir einen Brennstoff mit hoher Dichte und hoher Verbrennungstemperatur finden. Ersteres wollen wir, damit wir den Treibstoff in einem hübschen kleinen wiederaufladbaren Zylinder, wie einer Batterie, aufbewahren können, und letzteres, damit wir durch die Brandschutztüren potenzieller Rebellen schmelzen können.

Acetylen oder Kerosin in Raketenqualität könnten gute Kandidaten sein, da Acetylen in Plasmaschneidern verwendet wird und Kerosin im Apollo-Programm Menschen auf den Mond gebracht hat. Dennoch erfüllen diese noch nicht ganz die Anforderungen. Acetylen ist nicht dicht genug, um in einer Batterie gespeichert zu werden, und man würde einen großen Tank davon benötigen, um ein Lichtschwert für längere Zeit mit Strom zu versorgen. Kerosin hingegen hat eine relativ niedrige Flammentemperatur, was bedeutet, dass es sich nur schwer durch Metall schneiden lässt.

Dann kommt die Frage, ob man die Klinge kreuzen kann, denn man braucht ein robustes Material, das gleichzeitig den Belastungen hoher Temperaturen und dem Kampf mit einem Todfeind standhält. Meine Vermutung für die Verwirklichung dieses Entwurfs wäre ein zentraler Kern aus einem Material mit hohem Schmelzpunkt, etwa einer Tantal-Hafniumcarbid-Legierung, der mit der Hochtemperaturflamme des Treibstoff- und Treibstoffgemisches teleskopisch ausgedehnt werden kann.

Die gute Nachricht ist, dass die moderne Wissenschaft auf diesem Gebiet große Fortschritte macht. Die laufende Forschung zu hochdichten, energiereichen Treibstoffen und belastbaren Materialien bedeutet, dass wir der Herstellung eines echten Lichtschwerts jetzt näher denn je sind. Bleibt nur noch die Frage: Welche Farbe möchtest du haben?

Robert Jones ist Postdoktorand im Fachbereich Physik der Fakultät für Naturwissenschaften, Mathematik und Ingenieurwissenschaften (alle anzeigen) Robert Jones ist Postdoktorand im Fachbereich Physik der Fakultät für Naturwissenschaften, Mathematik und Ingenieurwissenschaften des King's College London. Sein Spezialgebiet ist die theoretische Physik der kondensierten Materie und deren Simulation.

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