Behind Star Wars - Teil 2: Das Laserschwert - Pure Phantasie, oder theoretisch möglich?

Immer dabei im Kampf "Gut gegen Böse": Das treue Laserschwert

Wir alle kennen die typische Situation:
In einer weit, weit entfernten Galaxie gehen wir, die Hüter der Gerechtigkeit, ohne an etwas böses zu denken, durch die Gegend. Plötzlich taucht ein böses Wesen, Abschaum des Universums, vor uns auf. Was tun? Die Men In Black sind gerade nicht zur Stelle. Also ziehen wir unser Laserschwert um dem Treiben ein Ende zu machen. Es schneidet alle bekannten Stoffe, doch wie funktioniert es? Könnte jemand wirklich ein Laserschwert bauen?

"Man könnte Plasma in einem magnetischen Feld unterbringen um ein Laserschwert zu bauen. Das Plasma könnte im Griff verstaut sein und wenn man den Schalter drückt, baut sich das magnetische Feld auf und das Plasma wird ‚hineingezogen'. Obwohl man für die extrem hohe Temperatur des Plasmas sehr viel Energie benötigt, würde das Laserschwert das Gleiche, wie in den Filmen leisten. Es ist technisch nicht unmöglich."

So sieht das zumindest Michael Ernst, ein Student aus Miami.

Das klingt doch für den Anfang schon mal ganz gut, aber was zum Teufel ist Plasma eigentlich?Plasma ist nichts anderes als überhitztes Gas, dessen Atome oder Moleküle zu Ionen und Elektronen dissoziiert sind, d.h. zerspalten wurden. Das Innere der Sonne und anderer Sterne besteht aus Plasma. Etwa 99 Prozent der kosmischen Materie befindet sich im Plasmazustand.

Plasma, was in einem Magnetfeld gehalten wird. Max-Planck-Institut

Plasma-Technologie ist seit vielen Jahren bekannt. Plasmakanonen werden oft benutzt um Oberflächen eines Materials mit einer dünnen Schicht eines anderen Materials zu überziehen. Wenn einen Stoff mit niedrigem Schmelzpunkt, z.B. Metalle, mit einem Stoff, der einen hohen Schmelzpunkt besitzt, überziehen will, sind Plasmakanonen der beste Weg. Sie werden beim Bau von Flugzeugmotoren eingesetzt. Hier kurz die Funktionsweise: Eine große Menge Gas wird durch Radio- oder sogar Mikrowellen mit einer derartig hohen Energie versehen, dass das Gas in den Plasmazustand übergeht. In modernen Plasmakammern wurden bereits Temperaturen von 400.000.000 (!!!) Millionen Grad Celsius erzeugt. Das entspricht der 27-fachen Temperatur der Sonne.
Kleine Kügelchen des aufzutragenden Materials werden in den Plasmastrom geschossen. Das Plasma strömt dabei mit sehr hoher Geschwindigkeit aus der Plasmakammer. Die Kügelchen schmelzen augenblicklich zu Tröpfchen, die dann natürlich mit dem Plasma in die gleiche Richtung strömen. Die abgelösten Elektronen setzen sich nun wieder an die Ionen, da keine Energie mehr zugeführt wird, die sie trennen könnte, weil das Plasma ja die Kammer verlassen hat. Die Folge ist, dass das Plasma sehr schnell abkühlt, die Tröpfchen aber noch in geschmolzenem Zustand vorliegen. Diese Tröpfchen treffen anschließend mit Höchstgeschwindigkeit auf das zu bedeckende Material, welches dann den Überzug "annimmt".

Na wenn das so einfach ist, warum gehen wir dann nicht an die Uni und bauen uns ein Laserschwert? Kommt, fangen wir an!

Eine Plasmakanone in Aktion.

Halt! Es gibt da noch ein paar technische Probleme. Weil der plasmatische Zustand der vierte Zustand nach dem Gas ist, ist es auch extrem heiß. Wasserstoffplasma ist mit seinen 4000 °C noch eines der kältesten. Also entweder riskiert man seinen tollen Jedi-Umhang oder man steht grinsend mit einem Laserschwert in der Hand und sieht aus wie ein Panzer.
Eine Ausnahme wäre, wenn das Gas unter niedrigem Druck steht. Denken wir an die Neonröhren. Diese Gase wechseln schon bei geringer Spannung in den Plasmazustand und fangen an zu leuchten. Wenn das nicht so wäre, hätte ich mich schon ein paar mal verschrieben. Aber Star Wars spielt ja nicht in einer Neonröhre. Die Jedi benutzen ihre Schwerter ja bei normalem Luftdruck und da klappt das ganze schon nicht mehr. Aber was kann man schon mit einer Neonröhre anfangen, außer jemandem das Augenlicht zu nehmen.

Dann gibt es noch etwas, was man als koronische Entladung bezeichnet. Das kann man in einer feuchten Nacht um eine Hochspannungsleitung sehen. Ich möchte darauf verweisen, dass man sich nicht so viel Alkohol rein schütten muss, bis man diese Entladung sieht, sondern dass mit "feucht" lediglich eine hohe Luftfeuchte gemeint ist.

Diese Plasmakanone erzeugt eine Temperatur von bis zu 8000 °C

Die koronische Entladung tritt auf, wenn eine Energiequelle, etwa eine Hochspannungsleitung, die umgebende Luft in ein kaltes Plasma übergehen läßt. Die Nacht muss deswegen feucht sein, weil trockene Luft einen zu hohen Widerstand hat um bei solch vergleichsweise geringen Spannungen zu Plasma zu werden. Außerdem würde man diese Erscheinung am Tag nicht sehen.

Das ganze ist nicht gefährlich, es kann nicht mehr als ein paar Gasmoleküle zerstören oder Oberflächen aufrauhen um sie zu lackieren. Und selbst das dauert zehn bis zwanzig Minuten. Man muss schon rhetorisch sehr geschickt sein, um einen potentiellen Gegner davon zu überzeugen, zwanzig Minuten in Reichweite dieser koronischen Entladung zu verweilen, um allmählich aufgerauht zu werden.

Also wieder zurück zu heißem Plasma. Die heutigen Plasmakanonen sind natürlich ziemlich unhandlich, obwohl Wissenschaftler der Meinung sind, dass man eine Plasmakanone soweit verkleinern könnte, dass man mit annehmbarem Gewicht einen 10.000 Grad heißen Plasmastrom erzeugen kann, der etwa 10 cm lang wäre. Das ist zum einen eher für den Nahkampf geeignet, zum anderen bräuchte man so auf die Schnelle 50 Kilowatt Energie und es müssten pro Minute etwa 50 Liter Luft durch das "Schweizer Lasermesser" gepumpt werden.

Längere Plasmaströme sind innerhalb der Atmosphäre kaum möglich. Die Plasmakanonen erreichen einen Strahl von nur ein paar Zentimetern bis die Elektronen wieder an ihren Plätzen sind und der ganze Zauber vorbei ist. Im Weltraum könnte eine Plasmakanone einen etwas längeren Strahl erzeugen, weil nichts da ist, in was die Energie "entweichen" kann und kein Luftwiderstand existiert. Aber hier geht es dann nur um ein paar Meter und nicht um den Todesstern.

Artikel von Darth Yoda