Космический военный корабль: чем можно вооружить космические корабли — Naked Science

Космический корабль | это… Что такое Космический корабль?

Космический аппарат (КА) — техническое устройство, используемое для выполнения разнообразных задач в космическом пространстве, а также проведения исследовательских и иного рода работ на поверхности различных небесных тел. Средствами доставки космических аппаратов на орбиту служат ракеты-носители или самолёты.

Космические аппараты, одной из основных задач которых является транспортировка людей или оборудования в верхней части земной атмосферы — так называемом, ближнем космосе, также называют «Космическими летательными аппаратами» (КЛА).

Области использования космических аппаратов обуславливают их разделение по следующим группам:

• суборбитальные КА;
• околоземные орбитальные КА, движущиеся по геоцентрическим орбитам искусственных спутников Земли;
• межпланетные (экспедиционные) КА;
• напланетные КА.

Также принято различать автоматические и пилотируемые космические аппараты. К пилотируемым космическим аппаратам, в частности относят все виды пилотируемых космических кораблей и орбитальных космических станций. (Несмотря на то, что современные орбитальные станции совершают свой полёт в области ближнего космоса, и формально могут называться «Космическими летательными аппаратами», в сложившейся традиции, их называют «Космическими аппаратами».)

Название «Космический летательный аппарат» иногда также используется для обозначения активных (то есть маневрирующих) искусственных спутников Земли, с целью подчёркивания их отличий от пассивных спутников. В большинстве же случаев значения терминов «Космический летательный аппарат» и «Космический аппарат» синономиничны и взаимозаменяемы.

В активно исследуемых в последнее время проектах создания гиперзвуковых летательных аппаратов часто используют ещё одно похожее название «Воздушно-космические аппараты» (ВКА), обозначая, таким образом, средства предназначенные для выполнения управляемого полёта, как в безвоздушном космическом пространстве, так и в плотной атмосфере Земли.

В 2005 году состоялось 55 запусков космических аппаратов (самих аппаратов было больше, так как за один запуск может выводится несколько аппаратов). На долю России пришлось 26 запусков. Число коммерческих запусков составило 18.

Классификация космических аппаратов

Различают следующие классы космических аппаратов:

• искусственные спутники Земли: — автоматические аппараты, выполняющие разнообразные задачи на орбите Земли;
• автоматические межпланетные станции (космические зонды), применяемые для изучения дальнего космоса;
• автоматические или пилотируемые космические корабли, используемые для доставки грузов и человека на околоземную орбиту (а в будущем, — и на орбиты других планет) и их возвращения;
• орбитальные станции: — пилотируемые аппараты, предназначенные для долговременного пребывания и работы людей на орбите Земли либо другой планеты;
• орбитальные аппараты — беспилотный аппарат для исследования планеты с ее орбиты;
• спускаемые аппараты — предназначенные для доставки людей и/или аппаратуры с околопланетной орбиты или межпланетной траектории на поверхность планеты с мягкой посадкой;
• планетоходы: — автоматические лабораторные комплексы или транспортные средства, предназначенные для перемещения по поверхностям планет и других небесных тел.

Космические аппараты предназначены для выполнения широчайшего спектра научных, народно-хозяйственных, военных и другого рода задач, часть из которых перечислена в следующем списке:

• Исследование Земли: — спутники дистанционного зондирования Земли;
• Метеорология: — метеорологические спутники;
• Навигация: — навигационные спутники;
• Планетные и межпланетные исследования — автоматические межпланетные станции, планетоходы;
• Телекоммуникации и связь: — телекоммуникационные спутники;
• Обеспечение жизнедеятельности человека в космическом пространстве — пилотируемые космические корабли и орбитальные станции;
• Космический туризм — пилотируемые космические корабли и орбитальные станции;
• Разведка и военные эксперименты — разведывательные спутники, военные спутники, пилотируемые космические корабли и орбитальные станции;

В силу специфики выполняемых задач космические аппараты могут оснащаться различными двигательными установками на основе ракетных двигателей, к которым относятся как традиционные реактивные двигатели, так и перспективные (солнечный парус, использующий давление солнечного света и так называемый «солнечный ветер»;ионные, ядерные, термоядерные, и т.  п.).

Массовые характеристики космических аппаратов

Особенности полёта

В общем случае, в полёте космического аппарата выделяются участок выведения, участок орбитального полёта и участок посадки. На участке выведения космический аппарат должен приобрести необходимую космическую скорость в заданном направлении. Орбитальный участок характеризуется инерциальным движением аппарата в соответствии с законами небесной механики. Посадочный участок призван погасить скорость возвращающегося аппарата до допустимой посадочной скорости.

Бортовые системы

Необходимость длительного функционирования в условиях космического пространства и выполнения целевых задач обусловили развитие следующих основных систем космических аппаратов: системы энергообеспечения, системы терморегуляции, системы радиационной защиты, системы космической связи, системы управления движением и т. п. Для пилотируемых космических аппаратов характерно также наличие развитой системы жизнеобеспечения.

Отдельный комплекс проблем возникает при возвращении космических аппаратов на Землю или выполнении посадки на поверхность других небесных тел. В частности, это обуславливает разработку сложных систем обеспечения спуска и посадки.

Ещё один класс задач, часто решаемых разработчиками космических аппаратов, это обеспечение их стыковки с другими искусственными объектами. Выполнение этих задач предполагает наличие систем сближения и стыковки.

Космические корабли в фантастике

Освоение космического пространства является одним из главных сюжетов научной фантастики. Аппараты для перемещения внутри звёздной системы, в частности между планетами, называются у некоторых авторов планетолётами. Как правило, принципом их действия является (как и у современных КА) реактивная тяга. Иногда такие корабли называются просто ракетами.

Для перемещений на межзвёздные расстояния служат звездолёты. Современная технология не позволяет создавать аппараты для межзвёздных перемещений, обладающие приемлемой скоростью.

См. также

• Ракета-носитель
• Искусственный спутник Земли
• Автоматическая межпланетная станция
• Пилотируемые космические аппараты
  • Пилотируемый космический корабль
  • Орбитальная станция
• Летательный аппарат

Ссылки

• Описание космических аппаратов в ежегодниках БСЭ (1957—1990)
• Оптико-электронные приборы космических аппаратов (1972)
• Космические двигатели третьего тысячелетия
• Зарубежные космические аппараты

Как будет выглядеть реалистичный бой в космосе? / Хабр

У научно-фантастических фильмов про космос очень слабая образовательная составляющая. В фильмах крутые пилоты во время дуэлей ведут свои космические корабли сквозь космическое пространство так, будто находятся в атмосфере. Они меняют крен, делают повороты, петли и бочки, иногда применяют переворот Иммельмана – будто бы зависят от гравитации Земли. Реалистично ли это?

Нет.

На самом деле, бой в космосе, скорее всего, будет выглядеть совершенно по-другому. И поскольку в космос выходит всё больше техники, и конфликты в будущем вполне возможны, пора задуматься: как на самом деле будет выглядеть бой в космосе?

Некоммерческая компания Aerospace Corporation решила, что сейчас самое время рассмотреть этот вопрос. Доктор Ребекка Ризман из центра космической политики и стратегии при Aerospace Corporation совместно с коллегой Джеймсом Уилсоном написали научную статью по теме космических боёв. Она называется «Физика космической войны: как орбитальная динамика ограничивает бои в космосе».

Если о будущем людей можно судить по прошлому, то милитаризация космоса будет продолжаться. Несмотря на все разговоры и договоры о необходимости мирного космоса. Поскольку всё больше стран выходят в космос, а конкуренция за ресурсы начинает вызывать проблемы, пора придать реалистичности рассуждениям о космических конфликтах.

Именно это пытаются сказать авторы во введении к своей работе. «США и остальной мир обсуждают возможности продолжения конфликтов в космос. Важно приобрести общее понимание того, что будет физически возможным и практичным в этой области. Эпизоды из «Звёздных войн», книжек и сериалов рисуют совершенно не такой мир, какой мы сможем увидеть в ближайшие 50 лет, а может, и в принципе – и всё из-за законов физики».

Пока ещё в космосе сражений не было, но оружие уже испытывают. Китай работает над созданием противоспутникового оружия, и испытала одну такую ракету. Как и Индия. Россия тоже работает над подобным оружием, и США. Ещё в 1985 году США удалось уничтожить один из своих спутников ракетой.

Самолёт F-15A Eagle запустил во время испытаний в 1985 году ракету ASM-135, уничтожившую спутник Solwind P78-1

И это, наверняка, только верхушка айсберга, связанного с будущими конфликтами в космосе. Пока ни в одном из этих испытаний не участвовали люди, сидящие внутри космического аппарата. В работе говорится, что, возможно, этого никогда и не потребуется. «Космические бои в современном мире будут вестись исключительно беспилотными кораблями, которые будут контролироваться наземными операторами, а также испытывать ограничения, связанные с физикой движения в космосе».

В первые дни космической эры, в разгар Холодной войны, сверхдержавы представляли себе, что конфликты в космосе будут представлять собой по большей части продолжение конфликтов на Земле. В СССР даже проектировали космические станции с модифицированной автоматической пушкой НР-23 на борту, чтобы отражать атаки американских астронавтов. США работали в схожем ключе.

Советская обитаемая космическая станция «Алмаз» в павильоне «Космос» на ВДНХ в Москве. В России проектировали различные военные спутники и космические станции, некоторые из которых планировалось вооружить автоматическим оружием. Позднее от идеи отказались, как от слишком дорогой.

Однако технический прогресс позволил отказаться от этих проектов в пользу беспилотных спутников. «В итоге обе программы свернули. Вместо этого улучшения в технологиях и системах передачи данных позволили создавать спутники, способные выполнять военные функции, которые раньше планировалось возлагать на плечи космонавтов. Тот же самый прогресс лежит в основе нашей современной жизни со всепроникающей связью». Теперь в космосе преобладают спутники, а люди живут лишь на МКС.

Такое будущее описывается в статье. В следующие лет 50 космические конфликты будут связаны с атаками на спутники. Но не все эти атаки будут прямыми и явными. Авторы описывают четыре цели космической атаки:

• Обмануть врага, чтобы тот действовал себе во вред.
• Нарушить или серьёзно ухудшить способность врага пользоваться космическим оборудованием, временно или навсегда.
• Полностью уничтожить космические возможности врага.
• Защититься от контратак, как в космосе, так и на Земле.

Спутники движутся предсказуемо. Они двигаются быстро, но их будущее местоположение легко предсказать, и, следовательно, во многих случаях их легко перехватить. Некоторые спутники могут менять высоту орбиты, но настоящей манёвренности у них нет, как и способа уйти от атаки.

«Для описания основ физики, ограничивающей космические атаки, в данной работе описываются пять ключевых концепций: спутники движутся быстро и предсказуемо, а маневрируют медленно; космос большой; очень важно правильно выбрать момент».

Полёт через атмосферу Земли – занятие непростое, но интуитивно понятное. Однако в космосе всё по-другому, и это, строго говоря, даже не полёт. В отсутствии атмосферы и гравитации всё меняется. «Передвижение в космосе будет контринтуитивным для тех, кто привык летать в атмосфере Земли, и иметь шанс на подзаправку», — пишут авторы.

Космические бои будут вестись между спутниками, а подзаправиться не получится. Фото: F-16 заправляется от KC-135 Stratotanker

«Космические столкновения будут тщательно планироваться и медленно разворачиваться. Космос большой, а космическому аппарату тяжело уйти с предсказуемого пути. Кроме того, атаки в космосе потребуют большой точности, поскольку космические аппараты и наземное вооружение сможет атаковать цель в космосе только после сложных расчётов». Не будет никакого кадрового состава пилотов в боевой готовности, готовых подорваться и быстро взлететь. Космическая битва спутников будет больше похожа на математическое упражнение.

«Физика налагает свои ограничения на то, что происходит в космосе. Только овладев ими, можно решать другие вопросы – как сражаться, и, что ещё важнее, когда и зачем вести войну в космосе», — пишут они.

Орбиту спутника легко предсказать, поскольку скорость, высота и её форма связаны между собой. На низких высотах спутники тормозятся об атмосферу. Кроме того, Земля – не идеальный шар. Однако все эти факторы во время атаки можно учесть. «Чтобы отклониться от установленной орбиты, спутникам нужно использовать двигатель для манёвров. Это отличает их от самолётов, использующих для манёвров воздух – в космическом вакууме такой вариант не пройдёт», — пишут они.

В космическом сражении приходится учитывать даже сам объём космоса. «Между низкой околоземной орбитой и геостационарной орбитой содержится около 200 трлн кубических километров пространства. Это в 190 раз больше объёма Земли».

Поэтому отслеживание спутников в таком объёме пространства будет сложной задачей, в особенности потому, что некоторые из них специально разработаны так, чтобы их сложно было обнаружить. Сложной, но не невозможной – спутники находят регулярно. А поскольку они не сильно манёвренные, после определения орбиты спутника за его траекторией легко следить.

Объём пространства также означает, что большинство космических битв будут очень скоротечными. Никаких дуэлей не предвидится. «Космос велик, поэтому космические бои не будут протекать долго и активно. Либо это будет кратковременное и сильное изменение скорости аппарата для достижения быстрого эффекта, либо долгое и постепенное изменение для небольшого или постоянного взаимодействия».

Изменение скорости требует топлива, однако у большинства спутников нет возможности менять скорость, а у остальных эти возможности весьма ограничены.

«У операторов атакующего спутника может уйти несколько недель на его перемещение в нужную позицию. За это время могут измениться условия, из-за которых нужно было вести атаку, или сам объект атаки». А если защищающийся спутник в ответ сможет лишь немного изменить свою траекторию, тогда у атакующего может не хватить возможностей или топлива соответствующим образом подкорректировать свой путь для перехвата.

Также авторы указывают на чрезвычайную важность правильного выбора момента. Даже если атакующий спутник сможет выйти на орбиту цели, нет гарантий, что он сможет подойти к ней достаточно близко.

«Природа конфликта часто требует, чтобы две состязающиеся системы вооружений сблизились», — указано в отчёте. Авторы используют примеры с авианосцем, которому необходимо подойти к цели, и с реактивными истребителями, которым нужно сблизиться. То же верно и для спутников.

«Довольно просто вывести два спутника на одну высоту в одной плоскости (хотя это требует времени и корректировки скорости). Но это не значит, что они окажутся в одном месте. Нужно совпасть и по фазе – точке на орбитальной траектории. Поскольку высота и скорость связаны, задачу по приведению двух спутников в одно место не назовёшь интуитивной». Это требует точной синхронизации и тщательной подготовки.

Спутники меняют своё местоположение на орбите при помощи фазовых манёвров. Увеличивая высоту, спутник замедляется, и как бы двигается назад по отношению к предыдущей орбите и высоте. Так один спутник может догнать другой.

Авторы также обсуждают другой метод сближения с целью – по совпадению плоскостей. Спутник маневрирует так, чтобы совместить свою орбитальную плоскость с плоскостью цели. В итоге у атакующего есть преимущество в назначении времени встречи. «Не совершая угрожающих манёвров слишком рано, атакующий может казаться безобидным, выжидая тем временем оптимальный момент для атаки», поясняют авторы.

Все эти манёвры не проходят быстро. «Физика космоса диктует медленные атаки в космосе. Спутникам нужно маневрировать по нескольку дней, если не недель или месяцев, чтобы выйти на позицию, в которой может будет что-то предпринимать», пишут они. Но сделать это можно.

И когда всё готово к перехвату, «появляется много возможностей для быстрого подхода к цели».

Существуют естественные ограничения на манёвры спутников с низкой околоземной орбитой. С одной стороны, некоторые фазовые манёвры могут отправить спутник в атмосферу, где тот сгорит. С другой стороны, он может слишком сильно уйти от низкой околоземной орбиты, в радиационный пояс Земли. Поэтому манёвренность спутника ограничена.

Если спутник выполнит прямой фазовый манёвр, изменив скорость на 115 м/с, он вернётся в атмосферу Земли и сгорит. Если он выполнит обратный фазовый манёвр, изменив скорость на 350 м/с, он попадёт в зону высокой радиации.

Спутники на геостационарных орбитах не меняют положения относительно Земли, поэтому в данном случае механика атаки и защиты будет другой. Но в целом ограничения сохраняются. На манёвры в космосе уходит время и энергия, вне зависимости от типа орбиты.

Однако орбиты и манёвренность – это не всё, что рассматривается в статье.

Авторы обсуждают типы возможных атак. В статье описаны столкновения, снаряды, электронные помехи. Каждый тип требует своих соображений и подготовки.

Также авторы обсуждают последствия успешных атак – сложности возникают с появлением обломков. Они могут повредить другие случайные спутники, в частности, собственные спутники атакующего, или те, что принадлежат нейтральной стороне. Всего на спутники было совершено три успешных атаки: одна Китаем, одна США и одна Индией. Авторы демонстрируют графики осколков от каждой из них.

Сравнение плотности осколков на разных высотах как функции времени после уничтожения цели. Китайские испытания проходили на гораздо большей высоте (856 км), из-за чего осколки продержались дольше.

Облако осколков сразу после атаки оказывается плотным и быстро распространяется в пространстве. Хотя его плотность быстро падает, осколки разлетаются далеко и всё равно представляют опасность.

Облако осколков после индийских испытаний в 2019-м – через 5, 45, 90 минут после атаки, а также через 1, 2, 3 и 6 дней.

В статье чётко указаны все сложности, возникающие во время космических битв, и их серьёзные отличия от воздушных. Однако некоторые важные вопросы остались за кадром.

Что будет, если какая-либо страна решит, что на её спутники готовится атака? Она не будет сидеть, сложа руки, а вместо этого перейдёт к обвинениям, угрозам, и, возможно, ответным действиям на Земле. Космическая атака может стать отправной точкой очередной наземной войны.

В итоге может начаться гонка космических вооружений, когда страны будут соревноваться в расходах на космическое оружие и другие технологии. Это серьёзно нагрузит ресурсы мира, которому нужно сконцентрироваться на решении проблемы изменения климата.

Чем всё закончится? Войной на орбите? Войной на Луне? Войной на Марсе? Когда человечество опомнится и остановится?

Возможно, когда-нибудь произойдёт окончательная война, после которой всё это закончится. Но вряд ли это произойдёт в ближайшие 50 лет. А если в это время будет война, в ней, возможно, будут участвовать и спутники, и их сражения будут выглядеть так, как описали авторы: медленно, расчётливо и тщательно.

Категория:Космические корабли | Космический линкор Yamato Wiki

Страница категории

В эту категорию входят корабли и транспортные средства из всех серий Космический линкор Ямато , способные летать за пределами планетарных атмосфер.

Популярные страницы

• Ямато (2199)

• Линкор класса дредноут

• Джинга

• Линкор типа Конго

• Эсминец класса «Исокадзе»

• Андромеда (2199)

• Киришима

• Аматэрасу

Все позиции (66)

• №
• А
• Б
• С
• Д
• Е
• Ф
• Г
• Н
• я
• Дж
• К
• Л
• М
• №
• О
• Р
• Вопрос
• Р
• S
• Т
• У
• В
• В
• Х
• Y
• Z
• Другое

А

• Альферац

• Аматэрасу

• Андромеда (2199)

• Андромеда (ОС)

• Андромеда Блэк

• Корабль типа Андромеда

• Антарес

• Аполлон Норм

• Аризона

Б

• Синий Ной

• Синий Ной (2520)

Д

• Дарольд

• Денгуил Супер Перевозчик

• Астро-тяжелый крейсер класса Destoria

• Деусулер II

• Деусура (линкор)

• Домелаз

• Домелаз III

• Линкор типа «Дредноут»

• Ямато 17-й

• Боевой истребитель DWG262 Czvarke Astro

Е

• Категория: Корабль Сил обороны Земли

• Линкор ЭСО

• ЭДФ Дредноут (ОС)

• ЭКС-178

Ф

• Категория:Флагман

Г

• Астролинкор класса Гайдерол

• Многопалубный астро-штурмовой авианосец класса Gaiperon

• Боевой авианосец Гамилас

• Ракетный бомбардировщик Gamilas Drill Missile Bomber

• Категория: Корабль Гармилас Класс

• Гатлантис

• Боевой авианосец класса «Гельвадес»

• Джинга

Н

• Астролинкор класса Хайзерад

я

• Эсминец класса «Исокадзе»

К

• Высокоскоростной космический боевой крейсер класса Келкапия

• Киришима

• Линкор класса Конго

• Астроэсминец класса Крипитера

л

• Ламбеа

• Ле Шевалье

М

• Линейный крейсер класса «Мельтория»

• Мурасаме

• Крейсер типа Мурасамэ

Н

• Новый линкор EDF

• Новый эсминец EDF

• Новый тяжелый крейсер EDF

Р

• Астро-штурмовой авианосец класса Polmeria

С

• Симакадзе

• Супер Андромеда Класс

Т

• Космический истребитель Type 1 Cosmo Tiger II

• Тип-0 Космо Зеро

• Тип-99 Космо Сокол

У

• Категория: Корабль Космического флота Организации Объединенных Наций

• Безымянный марсианский боевой корабль класса

Д

• Ямато

• Ямато (2199)

• Ямато (ОС)

• Ямато 18-й

• Линкор класса Ямато

• Юки

• Юкикадзе

• Юкикадзе (2199)

З

• Супердредноут класса Зоелгуут

• Гигантский линкор Звордара

Контент сообщества доступен по лицензии CC-BY-SA, если не указано иное.

ToughSF: проектирование космического корабля: процесс

В этих постах мы рассмотрим процесс проектирования космического военного корабля от А до Я. Мы начнем с первоначального сеанса мозгового штурма и закончим несколькими моделями, легко полученными из нашего базового плана.

Конечно, существует множество методов. Даже если вы примените точно такие же шаги, описанные здесь, вы можете получить совсем другой результат. Тем не менее, пожалуйста, используйте это как «рабочий пример», на основе которого вы можете построить свой собственный метод, или просто как источник вдохновения, если вы окажетесь в затруднительном положении!

Настройка, настройка, настройка

«Сеттинг» — это мир, в котором будут происходить ваши истории и игры. Это чрезвычайно важно, и каждый элемент построения мира должен работать для достижения этой цели.

Отличным первым шагом к установлению вашего окружения является создание очень твердого «ощущения» вашего окружения, общей атмосферы, которая должна преобладать над любыми последующими изменениями. На данном этапе не имеет значения, является ли это штампованным послевкусием от последнего просмотренного фильма. Все должно быть ясно и легко запоминаться. Один из способов сделать это — попытаться сократить его до трех или четырех слов. Приветствуется использование устоявшихся названий франшиз для передачи части «ощущения».

Вот несколько примеров:

«Игра престолов на Луне»

«Хорнблауэр Горацио в космосе»

«Красный октябрь встречается с 40K’s Warp» »

Давайте перейдем к теме «Человек против системы» в довольно реалистичном будущем. Наша «система» — это репрессивное общеземное правительство, пытающееся распространить свое влияние на всю Солнечную систему. Он основал несколько колоний и стал весьма эффективным в создании самоподдерживающейся структуры власти. Следовательно, колонии отвергают и действующее лицо, и «систему». Наш «Человек» — Марс, недавно освободившийся и усердно работающий, чтобы сохранить свою независимость. Это хорошо сочетается с антиколониальным посланием, когда наши бесстрашные герои, рожденные на Марсе, выступают за сильный, независимый Марс, поддерживаемый растущим флотом, в то время как Земля пытается использовать свою существующую мощь, чтобы подавить это движение.

Как все это влияет на наши космические боевые корабли?

Что ж, мы установили, что у космических кораблей Терры долгая история, а это означает, что любая используемая технология была проверена и усовершенствована. В некоторых случаях могут быть устаревшие технологии, особенно компоненты, которые нельзя легко заменить. Это будет включать двигатели, генераторы энергии и оружие. Другими словами, мы используем оптимистичные цифры и более высокую эффективность по сравнению с нашим эталонным проектом.

С другой стороны, военным кораблям Земли придется столкнуться с большим количеством потенциальных противников на больших межзвездных расстояниях. Они будут обременены несколькими ролями и более высокими дельта-V, более высокими требованиями к выносливости экипажа и большей массой, предназначенной для сенсорных систем. Это сделает их медленнее, крупнее и менее эффективными в бою, но более опасными во всех ситуациях.

Марсианский флот новее и играет сдерживающую роль, поэтому он будет в большей степени ориентирован на оборону. У него только один крупный враг, поэтому боевые корабли сосредоточатся на ударах выше своей весовой категории. Это особенно важно, поскольку на Марсе меньше промышленных мощностей, чем на Земле, поэтому приходится учитывать каждый военный корабль.

В результате марсианские космические корабли имеют гораздо меньшую мощность дельта-В, и большая часть их массы предназначена для систем вооружения. Выносливость экипажа ниже, и можно полагаться на заранее созданную военную инфраструктуру для обнаружения и защиты.

«Чувство» и подход

«Ощущение» настройки — лучший показатель уровня используемых технологий. «Чувство» определяет, являются ли ваши космические корабли бесшумными подводными лодками, сбрасывающими ракеты в замедленной версии боя реактивных истребителей, или драками с факелами антивещества, способными к ускорению в несколько раз.

В этом сеттинге мы хотим, чтобы космические бои отражали борьбу между терранским угнетением и марсианским идеализмом. Это означает, что мы не будем сосредотачиваться на бесполезности войны, поэтому огонь оружия не будет намного опережать оборону. Персонажи не будут «жить» внутри своих космических кораблей, но они и не пилоты реактивных истребителей, которые могут быть развернуты в любой момент — мы хотим, чтобы путешествие заняло около 1-2 месяцев с современной подводной лодкой в ​​качестве ориентира.

Хорошо иметь экипаж на самих военных кораблях — это позволяет нам избежать трудностей с боем дронов против дронов и соответствует нулевому закону космического боя Бернсайда. Однако мы хотим, чтобы отдельные персонажи имели значение в бою, поэтому сокращение команды до нескольких человек с помощью автоматизации по-прежнему остается хорошим решением.

Что касается самого боя, нам нужно сформировать его так, чтобы он оправдывал присутствие людей на борту. Самый быстрый способ сделать это — сделать маневры релевантными: если это всего лишь два флота, делающие точные выстрелы на предельном расстоянии, то то, куда они решат пойти, не имеет значения. 3, то 90%+ объема ваших космических кораблей будут топливными баками.

Наконец, мы хотим добавить элементы скрытности. Это означает, что Солнечная система не кишит датчиками, и возможность первого удара имеет смысл. Чем меньше информации доступно каждой из сторон, тем важнее становится человеческая интуиция. Это также позволяет нам разрушить монотонность стандартной «жесткой научной фантастики» с преобладанием лазеров, введя ракеты с низкой обнаруживаемостью.

Все вышеперечисленное дает нам следующие директивы при подходе к проектированию военного корабля:

— Космическая война должна требовать присутствия человека
— Военные корабли должны иметь возможность путешествовать с Земли на Марс менее чем за 1 месяц
— Военные корабли не должны страдать от «китов». синдром’
-Боевые дальности должны позволять заметное маневрирование 
-Военные корабли должны быть в состоянии выдерживать значительное лазерное воздействие
-Военные корабли должны быть ремонтопригодными
-Скрытность должна играть важную роль

The Crunch

В терминологии дизайна ролевых игр «crunch» — это все цифры и разработка, которые происходят за кулисами, обеспечивая прочную основу для «флаффа» или истории и персонажей, чтобы они оставались последовательными.

В нашем случае кризис начинается с того, что мы устанавливаем цифры, которые мы будем использовать в качестве ориентиров для окончательного проекта наших военных кораблей. Мы пройдемся по списку целей и постараемся все уместить.

Жизнеобеспечение
 
Чтобы соответствовать требованию присутствия человека, мы должны иметь массу экипажа, жилого пространства и средств жизнеобеспечения, которая должна быть более полезной, чем аналогичная масса, предназначенная для других систем космического корабля, таких как оружие, компьютеры или топливо. Другими словами, нам нужен максимально маленький экипаж с самой легкой системой жизнеобеспечения.

Первый подход использует реальные цифры из НАСА. Вам нужно 0,8 кг кислорода в день, а также 0,6 кг пищи и до 30 кг воды. В зависимости от того, насколько большое значение придается вторичной переработке, потребление воды может быть сведено к нулю.

Кислород может быть извлечен из CO2, выдыхаемого экипажем, либо с использованием низкоэнергетических методов, либо с помощью высокоэнергетических химических реакций. Сразу же мы видим, что потребность в 7 тоннах растительной массы на человека, выдвинутая экспериментом «Биосфера II», делает эти методы недоступными для нас.

Другой вариант — реактор Сабатье. Он превращает углекислый газ и водород в воду и метан. Рециркуляция воздуха посредством химических реакций является дорогостоящим процессом по массе, объему, сложности и прямо противоречит любым требованиям малозаметности. Например, модуль TransHab, разработанный НАСА, дает цифру 441 кг оборудования и 1,9 кВт оборудования на человека, включая 2,3 кг на человека в день расходных материалов.

Однако такие методы сталкиваются с конкуренцией со стороны водорослей. Спирулина, например, требует в пять раз меньше электроэнергии, чем большинство растений. Российский эксперимент CELSS 1965 года показал, что 11 литров воды, насыщенной хлореллой, могут производить достаточно кислорода для поддержания жизни одного человека. Маршалл Сэвидж из Millenial Project утверждает, что оптимистичная цифра для культуры спирулины составляет всего 6 кг культуры на человека, при этом около 50 кг приходится на вспомогательное оборудование. Предполагается, что потребляемая мощность составит около 500 Вт для обогрева и освещения водорослей и 2 кВт для обработки воды и газа.

Запасной вариант, конечно, — это хранить все свои расходные материалы и есть или дышать ими, не тратя энергию и массу на переработку. Вода слишком важна, чтобы тратить ее попусту, поэтому мы должны сосредоточиться на кислороде и еде. Для 1-месячной миссии с экипажем из 3 человек у нас есть интересная масса 126 кг. Для 8,6-месячного полета по малозаметной траектории Хохмана на борт необходимо взять 1,1 тонны.

Это дает нам два варианта, если мы хотим, чтобы экипаж бодрствовал и двигался: «интенсивный» метод, который использует биологические вещества для производства кислорода, или «холодный» метод, основанный на расходных материалах.

Хочу отметить, что в спирулине так много нуклеиновой кислоты, что она может убить вас от подагры. 600-граммовая цифра для минимальных потребностей в пище почти на 100% состоит из сахара и обеспечивает всего 2000 калорий.

Итак, какие фигуры мы используем для нашего футуристического сеттинга?

Ну, это не сеттинг в стиле биопанк. Мы не предполагаем, что генная инженерия решила все наши проблемы, как со стороны человека, так и со стороны растения. Итак, мы будем использовать оптимистичные цифры для спирулины, но с уменьшенным потреблением энергии. На каждого человека требуется 56 кг оборудования, 20 кг запасной воды и культуры водорослей, 50 кг различных сухофруктов и 1,5 кВт электроэнергии. Для корабля-невидимки мы предполагаем 20 кг снаряжения, 10 литров запаса воды, 50 кг еды и 50 кг кислорода, но всего 300 Вт мощности. Эти цифры указаны для поездки на 1 месяц.

Электроника и датчики

Это довольно субъективный раздел, так как развитие информационных технологий было быстрым, но теперь замедляется. Он может достигать такой степени, когда любой конфликт или проблема поднимается и решается в сети, когда персонажи должны быть социально ненормальными, чтобы жить за пределами виртуального ландшафта, просто чтобы удовлетворить читателя знакомыми мотивами и настройками.

На другом конце шкалы находится преобладающее в 90-х годах видение космических кораблей, требующих экипажа мостика и легионов умелых рук, визуально проверяющих каждый винт и вводящих каждую команду на мигающей клавиатуре.

Где мы стоим?

Итак, давайте еще раз посмотрим на наши цели. Мы хотим, чтобы экипажи были минимальными, чтобы наши компьютеры могли легко рассчитывать траектории и самостоятельно управлять каждой системой космического корабля. Мы хотим, чтобы стелс существовал, но мы не работаем с диапазонами в миллиарды километров, где мы можем позволить себе, чтобы анализ подробных сканов всего неба занимал дни.

НАСА размещает бортовую электронику на 8% от сухой массы корабля. Boeing производит свои самолеты примерно с 2,76 до 2,95% их массы в виде авионики и систем управления.

Датчики — еще один компонент, эволюцию которого трудно предсказать. Телескоп Хаббл предоставил 2,4-метровое зеркало весом 11 тонн. Телескоп Кеплер имеет зеркало диаметром 1,4 метра и весит 1,4 тонны. На космическом корабле вам понадобится несколько зеркал и несколько широкоугольных и узкоугольных ПЗС, а также электроника для анализа полученных данных. Достижения в области электроники могут быть компенсированы возросшими требованиями к чувствительности и разрешению.

Произвольным эмпирическим правилом может быть 1 тонна на широкоугольный датчик и 2 тонны на узкоугольный датчик, поскольку масса электроники больше, чем большее зеркало.

Движитель

Одной из наиболее важных систем для проектирования является двигательная установка.

В нашем списке требований сказано, что мы должны сделать Землю-Марс за месяц. Другим важным требованием к двигателю является маневренность, то есть мы должны получить определенный уровень ускорения. Наконец, мы не можем использовать чрезвычайно легкие топлива, такие как водород, иначе мы бы страдали от «китового синдрома».

Требования кажутся несовместимыми. Быстрое перемещение между планетами требует больших бюджетов deltaV. Высокая тяга может быть достигнута только за счет скорости истечения, поэтому, если мы не используем двигательную установку без ограничения мощности, мы не можем объединить все эти характеристики в одну.

Примером двигательной установки без ограничения мощности является ядерный импульсный двигатель Orion или его аналог на основе магнитного синтеза. На вершине спектра находятся двигательные установки, использующие топливо из антиматерии. Ни один из них не подходит для настройки.

Силовые установки, обеспечивающие высокую скорость выхлопа, обычно работают на электроэнергии, вырабатываемой ядерным реактором. Они очень выигрывают от того, что их делают большими, поскольку у них плохое соотношение мощности к весу. Однако они уязвимы для повреждений и теряют большую часть своей полезности, если не используют водородное топливо.

Высокая тяга может легко создаваться ядерными тепловыми двигателями. Ядерные тепловые двигатели с твердым сердечником имеют впечатляющее отношение мощности к весу и требуют минимальной массы радиатора. Однако скорость их истечения низкая. Двигатели с газовым сердечником могут производить большую мощность и более высокие скорости выхлопа, но они намного сложнее и требуют большего количества радиаторов.

Так как же совместить их?

Нет.

Космические боевые корабли в этом сеттинге будут отправляться на межпланетные траектории с помощью ракет-носителей. Они будут сражаться, используя собственные двигатели, а затем вернутся на собственных запасах топлива или доберутся до дома на ракетоносцах.

Ракета-носитель никогда не выходит на боевые дистанции, поэтому она может быть настолько хрупкой и уязвимой, насколько это необходимо для достижения максимальной эффективности. Это означает, что они могут использовать ядерно-электрические двигатели и водородное топливо. Размещение нескольких боевых кораблей в качестве полезной нагрузки значительно увеличит требования к топливу, но это в их интересах: более крупный авианосец будет иметь меньшую часть своей массы, предназначенную для выработки энергии и охлаждения, а это означает, что большая часть его массы приходится на топливные баки с лучшим Результат дельтаV.

Активная зона жидкосолевого реактора, соединенная с МГД-генератором, должна производить 15 МВт/тонну. Радиатор с каплями жидкого олова (доступен из-за малых ускорений) отводит тепло примерно на 100 МВт / тонну. Сами двигатели представляют собой импульсные индуктивные подруливающие устройства, производящие 80 МВт тяги на тонну при КПД 80%, с Isp от 2000 до 9000 с. Конфигурация двигателя оптимизирована для минимальной массы, поэтому ядерный реактор имеет небольшой теневой экран, установленный на конце длинной фермы. 92 на солнце.

Сами военные корабли используют либо твердотопливные, либо газопоршневые двигатели в зависимости от бортового оборудования. Военные корабли, оснащенные лазером, лучше всего работают с ядерным двигателем с газовым сердечником, в то время как более дешевые или оснащенные ракетами военные корабли используют грубую тягу ядерного двигателя с твердым сердечником.

Двигатель с газовым сердечником (открытый цикл) может производить 1 ГВт/т тепловой энергии. При КПД 80% он производит 800 МВт тяги на тонну. Тем не менее, он ограничен Isp 2000-х годов из-за расхода топлива, которое одновременно служит охлаждающей жидкостью. В качестве топлива он использует воду. Из-за того, что военный корабль испытывает внезапные ускорения и получает повреждения, необходимо использовать твердый радиатор, такой как натриево-калиевая тепловая трубка, бронированная из стали, работающая от 1400 до 400К. Это может удалить около 8 МВт / тонну. В состав двигателя обязательно входит поглощающая нейтроны бериллиевая сфера, которая также служит радиационной защитой.

Двигатель с твердым сердечником имеет мощность тяги около 2 ГВт на тонну и не требует радиаторов. Используя водяное топливо, он имеет Isp всего 500 с. Однако для этого требуется теневой щит, и решение о том, втягивать ли двигатель в броневой пояс ценой расширения щита и уменьшения полезной нагрузки, остается за конструктором.
 
Производство электроэнергии

Военный корабль будет бесполезен, если он не может генерировать электричество для питания своего оружия. Таким образом, выработка электроэнергии является одним из жизненно важных аспектов проекта.

Для носителя-носителя выработка электроэнергии включена в двигательную установку. В ядерных тепловых ракетах вы должны преобразовывать тепло в электричество либо из выхлопного потока, либо из тепла, вытекающего из ядра ядра.

В ракете с газовым сердечником около 10% тепла реактора поглощается бериллиевой сферой. Достигает температуры около 1400К. Еще 10% теряется на форсунке. Одним из решений для выработки электроэнергии в небольших масштабах является двигатель Стирлинга с КПД 20% и мощностью 0,2 МВт/т, но в нем много движущихся частей. Более продвинутая концепция заключается в пропускании нагретой плазмы через МГД-генератор. При КПД 30% и мощности 10 МВт/т это отличное решение. На холостом ходу он может выбрасывать плазму прямо из ядра, но это может нарушить стабильность ядра и, безусловно, снизить тягу.

Трудно производить электроэнергию из твердотопливной ядерной ракеты.