Dlaczego miecz świetlny samoczynnie się wyłącza, i jak mogłoby to naprawdę wyglądać

Poniższy artykuł został wysłany na konkurs Star Wars Extreme na najlepszy artykuł z marca 2017 roku.

Koncepcja mechanizmu bezpieczeństwa w mieczach świetlnych

Wyszukiwanie błędów w dziełach kultury i popkultury jest jedną z ulubionych aktywności fanów (nie tylko) Gwiezdnych wojen. Przykłady można by wymieniać całymi dniami, jednak większość z nich to drobnostki, które często wynikają raczej nie z nieuwagi twórców, a z braku czasu ekranowego na dokładne tłumaczenie przez film każdego, nawet najdrobniejszego zagadnienia.

Popularnym przykładem “nieuwagi” twórców Gwiezdnych wojen jest pewne zagadnienie, z którym mamy do czynienia bardzo często, gdy dochodzi do użytkowania miecza świetlnego. Fani od dawna zastanawiają się, w jaki sposób działa mechanizm, który sprawia, że klinga wyłącza się samoistnie w odpowiednich momentach. Takie zachowanie broni obserwujemy niejednokrotnie na ekranie; pojawia się ono we wszystkich filmach, ale także w grach (i ich trailerach), książkach czy serialach, zarówno w starym, jak i nowym kanonie. Miecze świetlne zawsze wyłączają się, kiedy zostają upuszczone, kiedy właściciel zostanie ranny, czy się przewróci, i w wielu podobnych sytuacjach. Wiele z nich opisano np. w tym temacie na forum Wookieepedii.

ogłoszenie
Przedsprzedaż BATTLEFRONT 2! Najbardziej wyczekiwana gra Star Wars tego roku! Jeszcze więcej zawartości i, przede wszystkim, kanoniczna historia opowiedziana w kampanii dla pojedynczego gracza! Iden Versio czeka na Twoje rozkazy! Kup klucz w wersji ORIGIN (wer. angielska).
dalsza część artykułu ↓

Zasada oszczędzania detali

Oczywistym wytłumaczeniem out-of-universe jest opisana w serwisie tvtropes.org “zasada oszczędzania detali” (z ang. Law of Conservation of Detail), nakazująca umieszczanie w dziełach tylko tych szczegółów, które są istotne dla fabuły, w szczególności kiedy mamy ograniczony czas na jej przedstawienie. Wspomniane wyłączanie się mieczy świetlnych to detal, któremu nie poświęcono wyjątkowej uwagi na ekranie i filmy (ani inne znane mi źródła, zarówno ze starego, jak i nowego kanonu) nie tłumaczą działania tego mechanizmu.

Fakt czy urządzenie jest włączone czy nie, ma – poza samą walką – bardzo małe znaczenie w filmie, gdyż fabuła raczej nie przewiduje żadnych sytuacji, kiedy mogłoby dojść do niespodziewanego wypadku. W sytuacjach “awaryjnych” miecze świetlne zawsze nagle się wyłączają. Przeciwnie do rzeczywistości, kiedy broń czy niebezpieczne narzędzia włączone w złym momencie mogą doprowadzić do tragedii (i rzadko samoczynnie się wyłączają, kiedy operatorzy tracą nad nimi kontrolę). Taki mechanizm powinien występować w mieczach świetlnych, aby zabezpieczyć użytkownika przed wypadkiem np. kiedy ranny użytkownik przewróci się na miecz, który upadł na ziemię i nie zgasł, czy choćby zostawi go nieopatrznie włączonego na pokładzie statku kosmicznego, co spowoduje uszkodzenie maszyny. (Podobna sytuacja jest humorystycznie przedstawiona w jednym z odcinków Robot Chicken).

Jak mogłoby to działać?

Około dwa lata temu wymyśliłem koncepcję mechanizmu zabezpieczenia pracy mieczy świetlnych, opierając się na wiedzy z rzeczywistości, którą przedstawiam w poniższym artykule. Wprawdzie nie są to “kanoniczne” informacje, jednak koncepcja wynika ze znajomości współczesnej techniki, oraz założenia, że nie ma żadnych przeciwwskazań aby znane nam, działające technologie nie mogły działać w świecie Gwiezdnych wojen. Koncepcja nie wymaga także wprowadzania “zasad fizyki Gwiezdnych wojen (np. zasad umożliwiających samo działanie ostrza miecza, czy podróże nadprzestrzenne) – mechanizm taki mógłby być wykorzystany w rzeczywistym urządzeniu, takim jak broń palna czy dowolne narzędzia, z którymi praca mogłaby być niebezpieczna.

Fanowskie próby wytłumaczenia zjawiska samoczynnego wyłączania się mieczy były bardzo toporne i nie wyjaśniały dokładnie jego działania. Jednym z pomysłów była konieczność ciągłego trzymania przycisku w mieczu świetlnym (czyli wykorzystanie przełącznika niezatrzaskowego zamiast zatrzaskowego). Po konsultacji z osobą doświadczoną w walce bronią białą stwierdziłem, że walka z ciągle wciśniętym przyciskiem byłaby bardzo trudna, jeśli nie niemożliwa. Bardzo łatwo byłoby nagle wyłączyć miecz, czy to obracając ostrze w dłoni, kręcąc “młynki”, poprawiając chwyt, i tak dalej.

Korzystając ze znajomości współczesnej techniki, zasugerowałem rozwiązanie oparte na mikrokontrolerach współpracujących z tensometrami oraz akcelerometrem i żyroskopem. Rozmiary tensometrów oraz mikrokontrolera wraz z żyroskopem i akcelerometrem są przy obecnym stanie techniki na tyle małe, że bez problemu dałoby się zamontować je w mieczu świetlny, dodatkowo ich koszt jest bardzo mały.

Według tej koncepcji, miecz świetlny wyposażony jest w układ analizy danych – mikroprocesor z zapisanym w pamięci algorytmem oraz zestaw sensorów. Analiza danych z sensorów pozwala na odpowiednie zachowanie się miecza świetlnego. Dzięki temu nabiera cech urządzeń “inteligentnych” (chociaż będzie sterował tylko jednym bitem na wyjściu układu, czyli utrzymywał ostrze włączone lub będzie odcinał zasilanie).

Prosty algorytm sprawdza na podstawie danych z sensorów występowanie następujących sytuacji (w nawiasach podano przykłady z filmów):

  • Czy miecz jest w dłoni? (np. walka z Mrocznego widma, kiedy Obi-Wan zostaje zrzucony z pomostu)
  • Czy użytkownik został ranny? (np. walka z Dooku w Ataku klonów, wszystkie amputacje rąk czy ofiary Rozkazu 66)
  • Czy miecz leży na ziemi? (np. kiedy w Imperium kontratakuje miecz Luke’a jest wbity w zaspę, ale np. mógłby się przypadkiem włączyć)
  • Czy spada swobodnie? (np. zestrzelenie Obi-Wana na Utapau czy jego zjednoczenie się z Mocą na pokładzie Gwiazdy Śmierci)
  • Czy miecz został wytrącony z ręki i obraca się w locie? (np. pościg za Zam Wessel, walka Obi-Wan kontra Grievous)

Znamy bardzo dużo przykładów mechanizmów zabezpieczających przed przypadkowym zadziałaniem stosowanych w broni palnej. Większość modeli posiada bezpieczniki, które uniemożliwiają oddanie strzału. Dobrym przykładem jest pistolet Colt 1911, w którym zabezpieczenie przed oddaniem strzału stanowi nie tylko “klasyczny” bezpiecznik skrzydełkowy, ale także bezpiecznik chwytowy. Aby oddać strzał, pistolet musi być prawidłowo trzymany w ręce, w przeciwnym razie nie dojdzie do ściągnięcia języka spustowego. W pistolecie Glock dodatkowy bezpiecznik znajduje się w spuście – musi on być prawidłowo naciśnięty, aby było możliwe oddanie strzału.

Bezpiecznik działający na podobnej zasadzie mógłby występować w mieczu świetlnym. Należałoby jednak zastąpić bezpiecznik mechaniczny jakimś lepszym odpowiednikiem.

Zasada działania

W mojej koncepcji, wspomniany układ sprawdza, czy miecz jest ściskany w dłoni – pozwalają na to tensometry. Można by do tego (na dzisiejszym poziomie techniki) wykorzystać tensometry np. foliowe. Mają one bardzo małe wymiary i nie pobierają dużo energii do pracy, a można je dosyć dowolnie wyginać, co pozwoliłoby np. na oklejenie nimi uchwytu miecza świetlnego i badanie naprężenia w kilku miejscach. Dzięki temu, miecz zawsze “wie”, czy jest trzymany. Poza wyłączeniem miecza, który nie jest trzymany, układ takich czujników może także zapobiec przypadkowemu włączeniu – np. kiedy “przypadkowo przechodzący obok” łowca nagród spróbuje włączyć miecz zawieszony na pasku.

W przypadku odniesienia rany także powinien uruchomić się się mechanizm zabezpieczający. Taki mechanizm występuje w robotach przemysłowych. Tak zwany teach pendant (przenośny pulpit operatora) do programowania robotów posiada dwupozycyjny przycisk, który należy trzymać wciśnięty, aby robot wykonał ruch. W przypadku puszczenia przycisku (np. w wyniku wypadku) napędy wyłączają się. Teach pendanty do robotów firmy FANUC mają trójpozycyjne przyciski (zwane “dead man switch”). W przypadku uderzenia operatora ramieniem robota lub porażenia prądem, mięśnie dłoni zacisną się mocniej, co spowoduje przekroczenie drugiego oporu przycisku i wyłączenie napędu – w przypadku miecza, tensometry zareagują na przekroczenie zadanego naprężenia i wyłączą zasilanie ostrza.

Miecz świetlny wyposażony w akcelerometr będzie w stanie sprawdzić, czy opada swobodnie – w tym momencie powinien się wyłączyć. Dodatkowy żyroskop bądź ich układ pozwoli na sprawdzenie szybkości obrotu (w więcej niż jednej osi) – może być konieczne wyłączenie miecza świetlnego w sytuacji, kiedy wypadnie użytkownikowi z ręki i będzie się bardzo szybko obracał wzdłuż osi innej niż oś obrotu miecza (tak jak podczas wspomnianego pościgu Anakina za Zam Wessel czy rozbrojeniu Obi-Wana przez Jango Fetta). Urządzenia będą w stanie sprawdzić czy np. miecz znajduje się w położeniu “do góry nogami”.

Pytanie, co w sytuacji, kiedy miecz zostanie “w kontrolowany sposób” podrzucony do góry (np. przerzucony z ręki do ręki), bądź rzucony z wykorzystaniem Mocy (np. w wykonaniu Vadera w Powrocie Jedi, czy przez bohaterów np. w Jedi Academy)?

Rzut i podrzut bez wyłączania miecza

Kiedy miecz zostaje podrzucony, prawdopodobnie porusza się wzdłuż swojej osi podłużnej (celem uniknięcia rotacji, aby nie odciąć sięgającej po niego w locie ręki). Mikroprocesor zarejestruje ruch w górę, a następnie spadek swobodny w dół. Miecz świetlny przerzucany z ręki do ręki prawdopodobnie będzie się poruszał w ruchu po okręgu bądź zbliżonym do liniowego, ale nie będzie się obracał w locie. Algorytm odpowiedzialny za bezpieczeństwo może interpretować takie sytuacje jako celowe działanie użytkownika i zasilanie miecza nie wyłączy się przez krótką chwilę. Zwłoka ma na celu zapobiegnięcie przedwczesnemu odcięciu zasilania, ale musi to być czas na tyle krótki, żeby miecz, który z jakiegoś powodu nie został złapany prawidłowo nadal się wyłączył. We wspomnianym Jedi Academy możemy zauważyć taką sytuację kiedy rzucony Mocą miecz jest wytrącany z toru przez inną postać i natychmiast się wyłącza.

Kiedy miecz jest rzucany z wykorzystaniem Mocy, jego rękojeść będzie ściskana, więc tensometry nie wyłączą zasilania, gdyż cały czas będą wykrywały nacisk “dłoni”. Miecz może się jednak wyłączyć, jeśli zostanie mu nadana zbyt duża prędkość kątowa.

Dodatkowo, jako mechanizm zabezpieczający przed nagłym niekontrolowanym wyłączeniem się miecza, można by zastosować zwykłe liczniki (timery) i ustawić odpowiednie wartości czasu, po jakim pomimo zauważenia przez sensory niepożądanego działania zasilanie nie zostanie odcięte jeśli stan powróci do “równowagi”.

Inżynierowie w odległej galaktyce znają się na swojej robocie

Znając rosnące znaczenie mechatroniki w dzisiejszych czasach, oraz popularność układów elektronicznych,  typowych inżynierów ze świata Gwiezdnych wojen można podejrzewać nie tylko o umiejętności naprawiania prostych urządzeń (na czym, jak pokazują źródła, prawie każdy się zna) ale także o zdolności programowania mikrokontrolerów, wykorzystania sensorów i budowy urządzeń mechatronicznych podobnych do znanych nam z rzeczywistości.

Takie podejście do problemu i rozwiązanie zagadnienia w świecie rzeczywistym, a także dodatkowe umiejętności wymagane od projektantów broni w świecie Gwiezdnych wojen sprawiają, że jeszcze bardziej widać, jak elegancką bronią na bardziej cywilizowane czasy są miecze świetlne.

Share on Facebook62Tweet about this on TwitterPrint this pageEmail this to someone