О дальности стрельбы в космосе
Aug. 20th, 2011 12:29 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
a_burlaka Многие товарищи во главе с Девидом Вебером убеждают нас, что бой в космосе возможен на расстоянии многих световых секунд и даже минут. Я задумался над этим и решил выложить свои мысли по этому поводу.
Традиционно у нас оружие космических кораблей делится на энергетическое, кинетическое и ракетное. Рассмотрим по порядку. Начнём с того, что если мы уважаем дядю Эйнштейна, то мы сталкиваемся с хронической проблемой устаревания информации о противнике. Наблюдая противника с расстояния 300000 км (чуть меньше, чем расстояние до Луны) мы не знаем, где он находится. Мы знаем, где он находился 1 секунду назад. На расстоянии 3000000 км информация устареет на 10 секунд и т. д. Много ли это? Казалось бы, если мы знаем координаты противника и его скорость, то вычислить где он будет находится, когда в него попадут наши снаряды не составляет проблемы. Но это - только если он не совершает динамических манёвров. А он, если не дурак совершать их будет. И тут всё зависит от его максимального ускорения. Уже при 5 же (что вполне скромно) на расстоянии 1 световая секунда точка прицеливания превращается в сферу радиусом 50 м ( ну, если приближённо). Если же цель может совершать манёвры с ускорением 12 же, то это уже будет диаметр 120 м.
А ведь оружию ещё нужно попасть. Ну, энергетическому оружию "проще" всего. Его скорость равна скорости света и радиус сферы увеличится только вдвое до 100 и 240 метров соответственно. Так что стрелять по линкору с расстояния 2-3 световые секунды ещё получится и даже с 10 секунд ещё не все выстрелы будут "в молоко". Понятно, что это попадание в сам корабль. Оприцельном поражении отдельных узлов говорить не приходится. Справедливости ради сфера на практике будет меньше, поскольку кораблям всё-таки надо сближаться. А ведь есть ещё рассеивание луча...
С кинетическим оружием всё хуже. Теория относительности говорит о том, что затраты энергии на разгон тела имеющего массу покоя до определённой скорости растут не линейно, а экспоненциально и для с равны бесконечности.. Так что скорость снаряда в любом случае будет ниже скорости света. Предположим, что мы смогли разогнать снаряд аж до 0,2с. Это значит, что для наших целей радиусы сфер увеличились в 6 раз до 300 и 720 метров соответственно. А значит, что с 2-3 св. сек. проблематично попасть даже в линкор (нет ну если линкор 4 км длинной, то попасть можно). Хотя неприцельно (по сути случайно) снаряды кинетического оружия могут поражать цели на любом расстоянии.
Теперь о ракетах. Казалось бы самонаводящаяся ракета может поражать цели на очень дальнем расстоянии. НО! Вернёмся к обнаружению. Уже с расстояния световой минуты (18 млн километров) запаздывание информации превратит наши цели в сферы радиусом 3 и 7,2 километра. Ракета должна иметь возможность ускоряться на всём участке полёта и отслеживать цель.Так что ракета должна быть начинена целой кучей разных вещей. Кроме боеголовки она должна нести маршевый двигатель, рабочее тело, скорее всего реактор, радар, маневровые двигатели и ещё электронику. В общем, мини космический корабль. И тут, собственно ключевой вопрос, даже три: каковы максимальная скорость, максимальное ускорение и максимальная длительность работы двигателя ракеты. Ещё есть вопрос о мощности радара, но пока исключим эту проблему. Клчевой вопрос здесь - ускорение. И даже не в плане тяги двигателя, а в плане того, какая перегрузка максимально допустима для агрегатов ракеты. Не будем жадничать и предположим, что 100 же. А скорость ограничим 0,5 с. А длительность работы двигателя - 1 час. Но ракете нужно ещё разогнаться до этих 0,5 с. На это ей нужно 150000 секунд. Но за 1 час она разгонися всего до 3600 км/с, пройдя 6,5 млн километров. Правда при этом её цель успеет уйти от первоначального урса на несолько тысяч километров (именно от курса. от точки, где была она может отойти гораздо дальше). А ещё ракете, начиная с дистанции, на которой эффетивны лучи лазера нужно совершать противозенитные маневры. В общем, эффективная далность пуска таких ракет - около 4,5 млн км - 15 световых сеунд.
Но это всё стрельба по линкору. Если же мы рассматриваем истребитель, что для энергетического и кинетического оружия дистанции стрельбы сильно сокращаются. Уже на расстоянии 1 св.сек. в 30 метровый истребитель не попадёшь. Так что, возможно, именно истребители - самое эффетивное оружие в космосе.
Чем можно изменить ситуацию. Во-первых генная модификация. Если экипаж сможет действовать при 25 же, то это очень сильно снизит эффективность всех видов оружия, особенно ракет. Даже по линкору дальше, чем с 1 световой сеунды стрелять будет сложно. Ещё сильнее её снизит использование автоматических кораблей, для которых максимальная перегрузка приблизится к перегрузке ракет, что сделает последние малоэффективными. Ещё ситуацию может изменить сверхсветовая связь/радар. Тогда радиус действия всех видов оружия (прежде всего, энергетического и кинетического) увеличится. Ещё могут быть инерционные компенсаторы. Тогда ракеты и корабли продолжат гоняться друг за другом на новых скоростях, а вот пушки и лазеры сильно сдадут...
Традиционно у нас оружие космических кораблей делится на энергетическое, кинетическое и ракетное. Рассмотрим по порядку. Начнём с того, что если мы уважаем дядю Эйнштейна, то мы сталкиваемся с хронической проблемой устаревания информации о противнике. Наблюдая противника с расстояния 300000 км (чуть меньше, чем расстояние до Луны) мы не знаем, где он находится. Мы знаем, где он находился 1 секунду назад. На расстоянии 3000000 км информация устареет на 10 секунд и т. д. Много ли это? Казалось бы, если мы знаем координаты противника и его скорость, то вычислить где он будет находится, когда в него попадут наши снаряды не составляет проблемы. Но это - только если он не совершает динамических манёвров. А он, если не дурак совершать их будет. И тут всё зависит от его максимального ускорения. Уже при 5 же (что вполне скромно) на расстоянии 1 световая секунда точка прицеливания превращается в сферу радиусом 50 м ( ну, если приближённо). Если же цель может совершать манёвры с ускорением 12 же, то это уже будет диаметр 120 м.
А ведь оружию ещё нужно попасть. Ну, энергетическому оружию "проще" всего. Его скорость равна скорости света и радиус сферы увеличится только вдвое до 100 и 240 метров соответственно. Так что стрелять по линкору с расстояния 2-3 световые секунды ещё получится и даже с 10 секунд ещё не все выстрелы будут "в молоко". Понятно, что это попадание в сам корабль. Оприцельном поражении отдельных узлов говорить не приходится. Справедливости ради сфера на практике будет меньше, поскольку кораблям всё-таки надо сближаться. А ведь есть ещё рассеивание луча...
С кинетическим оружием всё хуже. Теория относительности говорит о том, что затраты энергии на разгон тела имеющего массу покоя до определённой скорости растут не линейно, а экспоненциально и для с равны бесконечности.. Так что скорость снаряда в любом случае будет ниже скорости света. Предположим, что мы смогли разогнать снаряд аж до 0,2с. Это значит, что для наших целей радиусы сфер увеличились в 6 раз до 300 и 720 метров соответственно. А значит, что с 2-3 св. сек. проблематично попасть даже в линкор (нет ну если линкор 4 км длинной, то попасть можно). Хотя неприцельно (по сути случайно) снаряды кинетического оружия могут поражать цели на любом расстоянии.
Теперь о ракетах. Казалось бы самонаводящаяся ракета может поражать цели на очень дальнем расстоянии. НО! Вернёмся к обнаружению. Уже с расстояния световой минуты (18 млн километров) запаздывание информации превратит наши цели в сферы радиусом 3 и 7,2 километра. Ракета должна иметь возможность ускоряться на всём участке полёта и отслеживать цель.Так что ракета должна быть начинена целой кучей разных вещей. Кроме боеголовки она должна нести маршевый двигатель, рабочее тело, скорее всего реактор, радар, маневровые двигатели и ещё электронику. В общем, мини космический корабль. И тут, собственно ключевой вопрос, даже три: каковы максимальная скорость, максимальное ускорение и максимальная длительность работы двигателя ракеты. Ещё есть вопрос о мощности радара, но пока исключим эту проблему. Клчевой вопрос здесь - ускорение. И даже не в плане тяги двигателя, а в плане того, какая перегрузка максимально допустима для агрегатов ракеты. Не будем жадничать и предположим, что 100 же. А скорость ограничим 0,5 с. А длительность работы двигателя - 1 час. Но ракете нужно ещё разогнаться до этих 0,5 с. На это ей нужно 150000 секунд. Но за 1 час она разгонися всего до 3600 км/с, пройдя 6,5 млн километров. Правда при этом её цель успеет уйти от первоначального урса на несолько тысяч километров (именно от курса. от точки, где была она может отойти гораздо дальше). А ещё ракете, начиная с дистанции, на которой эффетивны лучи лазера нужно совершать противозенитные маневры. В общем, эффективная далность пуска таких ракет - около 4,5 млн км - 15 световых сеунд.
Но это всё стрельба по линкору. Если же мы рассматриваем истребитель, что для энергетического и кинетического оружия дистанции стрельбы сильно сокращаются. Уже на расстоянии 1 св.сек. в 30 метровый истребитель не попадёшь. Так что, возможно, именно истребители - самое эффетивное оружие в космосе.
Чем можно изменить ситуацию. Во-первых генная модификация. Если экипаж сможет действовать при 25 же, то это очень сильно снизит эффективность всех видов оружия, особенно ракет. Даже по линкору дальше, чем с 1 световой сеунды стрелять будет сложно. Ещё сильнее её снизит использование автоматических кораблей, для которых максимальная перегрузка приблизится к перегрузке ракет, что сделает последние малоэффективными. Ещё ситуацию может изменить сверхсветовая связь/радар. Тогда радиус действия всех видов оружия (прежде всего, энергетического и кинетического) увеличится. Ещё могут быть инерционные компенсаторы. Тогда ракеты и корабли продолжат гоняться друг за другом на новых скоростях, а вот пушки и лазеры сильно сдадут...
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2011-08-20 03:03 pm (UTC)Если ракета-факел это маленький корабль - то за. Ракета в любом случае маленький корабль - крылатая ракета вон тоже самолет, например, да.
Линкору нужно ускорение. Иначе он будет тащиться трясти своими пушками до скончания веков. В этом-то и штука. Да и скорость без должного ускорения не наберешь. За маневры отвечает specific impulse больше - у линкора-"Ориона" он как раз маленький. Вроде.
В Аполлоне нету реактора. Учитывая что у нас все равно есть большой бачок с водородом, то... 50 метров это самый минимум моядумай.
no subject
Date: 2011-08-20 06:21 pm (UTC)Линкор скорость всё-равно наберёт. Только медленнее. Имеет значение разве что при полётах в системе Юпитера, хотя и там все расстояния ненамного больше световой секунды.А поворачивает корабль в космосе всё таки с помощью маршевого двигателя - просто разворачивается им в нужную сторону.
no subject
Date: 2011-08-20 07:12 pm (UTC)Так правильно. PROTIP: ракеты в Трайворлдверсе многоступенчатые. Торпеды - нет. Впрочем, габариты у них тоже да, но и у кораблей же.
Просто опять же, уместить в 30 метров ебический бак с рабочим телом, собственно маршевый двигатель, силовую установку, оружие встроенное(пусть это будет лазерный гатлинг), оружие навесное(в отсеках и на револьверных установках, что только прибавляет весу), противоракетные/противомусорные лазеры, авионику, кабину экипажа, жизнеобеспечение, а, еще радиаторы забыл, маневровые и тормозные двигатели, коммуникационную антенну, а то и не одну, контейнеры с дипольными отражателями(т.к. я не знаю что еще будет эффективно, тепловые ловушки точно нет, т.к. они слишком отличаются от самого корабля по количеству выделяемого тепла) и что-то ж я еще точно забыл. Например, причальный узел для стыковки с неподготовленными кораблями и станциями. В общем, это все из области кларктеха, причем усраться какого кларктеха.
Ракета для орбитального пространства факельной быть не должна - ну это надеюсь понятно.
Умм, ускорение нужно для перелетов -между- планетными системами, да. Сильно хочется лететь на Жыдпитер пять лет? А там уже как хочешь вертись, но управление вектором тяги все равно не помешает.
Блин, теперь хочется откопать один старый концепт и таки написать про спейсфайтеры в космосе, да. Ну и линкоры-Орионы, тогда уже. Спейсфайтеры выглядят как сильно увеличенные копии обычных самолетов, что не такая уж и хорошая идея, но над этим можно поработать.