¿Qué pasaría con el objetivo de un láser de 200 gigavatios? ¿Sería completamente aniquilado al instante o habría restos?

Answer 1

Supongamos que se refiere al objetivo previsto y tiene un láser cw, no un láser pulsado.

Digo objetivo previsto porque usted, de pie junto al láser para operarlo, experimentará una liberación de energía equivalente a 500 toneladas de TNT por segundo. Esto se debe a que aproximadamente el 90% de la energía bruta se desperdicia como calor ineficiente en un láser eléctrico. El 10% realmente termina en el rayo láser.

A ese nivel de potencia, los campos eléctricos en el rayo láser son lo suficientemente altos como para disociar los átomos en las lentes, espejos, revestimientos o cualquier otra cosa en el láser. Digamos que de alguna manera el rayo sale del láser y comienza hacia el objetivo. Es mejor que proporcione una ruta de vacío entre el láser y el objetivo para que el aire no se “descomponga” de los campos eléctricos en el rayo láser.

Entonces, digamos que el rayo láser alcanza el objetivo y forma un punto de aproximadamente 3 pies de diámetro en el objetivo. 200 gigajulios irán al material por segundo. La mayoría no se reflejará porque una capa del material formará inmediatamente un plasma y absorberá el haz.

Suponiendo que una capa de 20 cm de espesor de acero absorbe la energía, en el primer segundo, estos 200 kg de acero se calientan a 2 millones de grados. Eso es un problema. El objetivo está explotando acero vaporizado a través del rayo y no puede salir de su propio camino. Volverá a subir por el tubo de vacío y golpeará el láser. Tendremos una explosión térmica equivalente a una pequeña bomba atómica. Hace tanto calor que los rayos X saldrán por todas partes y matarán todo en unos pocos kilómetros. La fuerza explosiva del acero vaporizado va a alejar al objetivo de ti. Se comportará mucho como si acabara de ser golpeado con una bomba atómica kiloton.

Obviamente, nadie se ha acercado a hacer un láser de incluso un gigavatio cw.

Answer 2

Te invito a ser más específico:

• ¿El láser está encendido constantemente o es solo un pulso de picosegundo? En el último caso, pueden brillarlo en mi trasero en cualquier momento. Un volumen del tamaño de un grano de arroz de mi piel se calentaría 2 grados por pulso.
• De acuerdo, suponiendo un diámetro de haz constante de 200GW y del tamaño de un lápiz. ¿Qué tan absorbente es el objetivo en la longitud de onda emitida y cuál es su calor específico y el calor de evaporación? Para un láser de luz azul, brilló en una piscina de agua limpia, se disiparon 4GW por metro (3 pies) de haz. Esto herviría 2000 kg (4000 lb) de agua por metro (3 pies) por segundo. Pero, tan pronto como se forma el túnel de vapor de agua sobrecalentado alrededor del haz (en microsegundos), la absorción cae considerablemente, miles de veces por distancia lineal. Cualquier agua líquida que vuelva a entrar en el túnel del lápiz se evapora en un instante nuevamente. Todo el vapor en el túnel aún se absorbe, sigue calentándose, sigue la descomposición local del vapor en hidrógeno y gas de oxígeno, y algunos pierden electrones de los orbitales. Se pone realmente brillante. Se arroja mucha agua caliente sobre las personas en las sillas de descanso. Les gusta porque por ahora, su piel está mucho más allá del rojo.
  Pero esta es la parte menos interesante.
  El gran problema es dónde termina el agua y comienza el concreto. Estamos tirando 200 mil cartuchos de dinamita por segundo en esa pared. Podría causar problemas estructurales y asustar a los nadadores.
• ¿Brillar lo mismo en un tocón de roble? El rayo comienza a perforar (estamos hablando por debajo del microsegundo aquí), gas supercaliente, que pronto será plasma, domina la producción en el pozo. Suponiendo que el confinamiento inercial de la madera la mantiene unida durante 1 microsegundo, se absorbe cerca de 200kJ, lo que equivale a 1/4 de barra de dinamita. Esto divide el tocón, enviando leña ligeramente humeada en todas las direcciones.
• Ni siquiera quiero pensar en la factura eléctrica que estás pagando por esto. Es 1/3 del consumo de energía eléctrica de los Estados Unidos. 😉

EDITAR: Estoy empezando a pensar menos en el papel de los coeficientes de absorción. Tan pronto como el material se evapora y los átomos se desprenden de sus electrones, el acero comienza a verse sorprendentemente similar al agua. Es el material de metralla restante lo que probablemente hace la diferencia.