¿Cómo sería un acorazado espacial realista?

Algo como esto:

Esta es una nave del silo del videojuego Children Of A Dead Earth . Aunque llamarlo un “videojuego” es una exageración. Como el propio desarrollador lo pone ” es un simulador primero”.

Y no se equivoquen, no es un “simulador de batalla espacial”, sino un simulador de física. Casi no hay conjeturas en esta cosa. Todo lo que ve allí es el resultado del trabajo de la física, los modelos matemáticos y las ecuaciones. No hay tecnología de ciencia ficción; Cada tecnología en el juego es una tecnología real, probada para trabajar.

El principal y único objetivo del juego es responder la pregunta; “¿Cómo sería realmente la guerra espacial ?”

Ahora debo advertirte; Esto va a ser una lectura un poco larga, porque no hay forma de que pueda hacer justicia a la complejidad y la cantidad de pensamiento que se tuvo sin citar al desarrollador mismo … y tiene mucho que decir sobre las realidades del espacio guerra.

Entonces, ¿por qué la forma es un cilindro cónico? Esta nave espacial es una colección de módulos internos (módulos de la tripulación, tanques propulsores, centrales eléctricas, escudos de radiación) envueltos en armaduras, con algunos módulos externos (radiadores de calor, motores de cohetes y torretas de armas). Desde el corte, puede ver claramente las estructuras internas.

Debido a la ecuación del cohete, la masa es una ventaja en las naves espaciales, ya que tener naves espaciales pesadas aumenta exponencialmente la cantidad de propulsor necesario para llevar su nave espacial alrededor del sistema solar. Por lo tanto, todo debe ser lo más bajo y ligero posible.

Aparte del propulsor, la armadura es, con mucho, la parte más pesada de la nave espacial. Esto implica inmediatamente una cosa: la armadura debe ser un casco convexo para ahorrar en masa. Las formas cóncavas siempre tienen un área de superficie mayor que una forma convexa comparable y, por lo tanto, siempre serán más pesadas. Cuanto más cóncava sea la forma, más masiva será la armadura.

Si la armadura debe ser convexa, entonces la forma de la nave espacial probablemente debe ser una primitiva geométrica: un cono, un cilindro, un tetraedro, una esfera, un prisma, un cubo, etc. (Tal vez los Borg estaban en algo …)

La forma ideal, la que tiene el mayor volumen con el área de superficie más baja, es una esfera. Pero hay numerosos problemas con una esfera.

La otra consideración importante que rige el diseño de naves espaciales es el área de sección transversal. En combate, la sección transversal de una nave espacial es el factor principal que determina el alcance del armamento del proyectil enemigo. Una sección transversal más pequeña produce un objetivo más difícil de alcanzar y requiere que el enemigo se acerque para poder golpearlo. Las esferas son horribles en ese sentido. Su sección transversal es un círculo gigante, fácil de golpear, fácil de destruir, solo apunta al centro.

Además, las centrales nucleares y los cohetes térmicos nucleares emiten enormes cantidades de radiaciones. Los módulos de la tripulación deben estar alejados de estos sistemas y / o fuertemente protegidos contra ellos. Una esfera es una forma pobre para ambas cosas.

Finalmente, es mucho más difícil meter cosas en una esfera. Empacar cosas en un cilindro es mucho más fácil, y empacarlas en un cubo es más fácil. Con una esfera, terminas con mucho espacio no utilizado en los bordes.

Esto nos lleva a la siguiente forma, el cilindro. Un cilindro es el segundo de la esfera en términos de mayor relación volumen / superficie. Los cilindros, si se hacen largos y delgados, pueden tener una sección transversal extremadamente pequeña para su volumen, lo que los hace muy difíciles de golpear. Además, proporcionan naturalmente la distancia entre las centrales eléctricas y los módulos de la tripulación, debido a su longitud, lo que disminuye la necesidad de blindaje contra la radiación. Los módulos, como los tanques de propulsores, se empaquetan muy bien en esta forma y desperdician poco espacio de esta manera. Un beneficio adicional del cilindro es que se puede hacer rodar muy rápido para llevar una amplia gama de armas.

A continuación, ¿por qué el cono? ¿Por qué no un simple cilindro? La armadura inclinada es una forma de aumentar drásticamente la efectividad de una simple armadura monolítica. Una placa de armadura en ángulo a 45 grados reduce la penetración en aproximadamente cos (45 grados), o alrededor del 29%, ¡no es un beneficio pequeño!

Una reducción gradual desde el inicio del cilindro hasta el final aprovecha la armadura inclinada. Las armas de proyectil que atacan tanto desde el frente como desde el costado se verán igualmente reducidas en efectividad por esta pendiente.

Esta ha sido la explicación de por qué se ve así.


Hay muchas cosas más fascinantes en el blog. Esta es una visión general de cómo funcionaría la guerra espacial:

Los tamaños de las naves espaciales tienden a ser similares a los modernos transportadores y destructores navales. Sin embargo, a pesar de ser de tamaños y masas similares, la distribución de masas es radicalmente diferente. Una clase de destructores de misiles guiados de clase Arleigh Burke se concentra en 9.80 kilotones métricos, mientras que una Fragata Láser espacial en Niños de una Tierra Muerta se concentra en 7.71 kilotones métricos, a pesar de que ambos tienen 155 m de largo. Mientras que la mayoría de la masa del destructor de misiles proviene del casco, en el espacio, la mayoría de la masa está en el propulsor. Esto se debe a la ecuación del cohete y la necesidad resultante de cantidades extraordinarias de propulsor para obtener cualquier delta-v. Dentro de las naves espaciales, se trata principalmente de tanques de propulsión.

Del mismo modo, el modelo de portaaviones y de combate de la guerra naval moderna también se traduce bien en la guerra espacial. Sin embargo, los combatientes se convierten en drones, operados de forma totalmente remota en el portaaviones (esta evolución ya está comenzando a suceder en la actual doctrina militar de los EE. UU. Con UAV). Y aparece otra arma importante, la salva de misiles, una evolución del ATGW o ASM moderno. Una nave espacial que transporta 100 misiles nucleares es tan común como una nave espacial que transporta 100 drones, y también cumple su propio propósito de combate.

Se encuentra un paralelismo sorprendente con los acorazados de la Primera Guerra Mundial. A medida que la tecnología de defensa puntual evoluciona, los drones y los misiles ya no gobiernan el espacio de batalla. De hecho, los exámenes muy recientes de la doctrina naval moderna de EE. UU. Han sugerido que a medida que avanza la tecnología de defensa puntual, podemos ver un resurgimiento de la guerra de acorazados a medida que la tecnología de defensa puntual supera las capacidades de ataque de misiles y drones. En el juego, la defensa puntual en forma de láseres y armas de proyectil son muy efectivas en la guerra antimisiles y antidrones, sin embargo, ambos pueden verse abrumados con salvas de misiles o drones lo suficientemente grandes. Como resultado, si eres débil con drones o misiles, acercarte a las naves capitales es una táctica viable. El advenimiento de mejores y mejores armas de proyectiles sella la viabilidad de esta táctica.

Pero aunque hay muchos paralelos, hay muchas más diferencias exclusivas de la guerra espacial.

Por un lado, el movimiento simple en el espacio requiere la comprensión de la mecánica orbital. Todo siempre se mueve, en relación con casi todo lo demás en el espacio. No puede detenerse en el espacio a menos que aterrice en un cuerpo celeste, y hacerlo generalmente cuesta tanto delta-v que no es una opción. Profundizar en la mecánica orbital se cubrirá en otra publicación de blog, pero uno debe saber que produce resultados contraintuitivos. Por ejemplo, si está en la misma órbita que un objetivo, nunca lo alcanzará, y tendrá que reducir la velocidad para atraparlos, o acelerar para permitir que lo atrapen. Esto se debe a que la desaceleración aumenta su velocidad orbital, y la aceleración reduce su velocidad orbital.

Un subproducto de esta mecánica orbital es que las velocidades en el espacio son realmente enormes, mucho mayores que cualquier cosa que jamás haya visto en la Tierra. Acercarse a su enemigo a 5 kilómetros por segundo (aproximadamente 10 veces más rápido que el fuego de ametralladora) es bastante común. La guerra de alta velocidad hace que los misiles sean mortales, ya que el tiempo para responder con defensa puntual se reduce a segundos o menos. Al mismo tiempo, el combate a alta velocidad permite esquivar increíblemente fácilmente. Un pequeño empujón en cualquier dirección cuando el enemigo está a 100,000 kilómetros de distancia significa que tu enemigo fallará por kilómetros. A pesar de las altas velocidades, el combate puede llevarse a cabo a velocidades muy bajas, y de hecho, esto a menudo es deseable para la guerra de costados de buques de capital. Acercarse a un enemigo que se mueve 5 km / s en relación con usted e ingresar a su órbita exacta para obtener una velocidad relativa de 0 km / s es completamente factible.

La escala y el entorno del espacio también son únicos. Sin sigilo en el espacio, verás a tu enemigo a la mitad del sistema solar y podrás seguir sus movimientos seis meses o más. Esto hace que la sorpresa y el engaño sean casi imposibles en el espacio, y la guerra a menudo se reduce a flotas casi iguales en combate. Con estas enormes escalas, las escaramuzas entre dos flotas en órbita alrededor del mismo cuerpo pueden ocurrir con días o incluso semanas de diferencia. Por ejemplo, dos flotas en la misma órbita, pero una corriendo retrógrada, pueden experimentar cinco segundos de combate donde el enemigo se acerca a velocidades ridículas, y luego diez días de tiempo de inactividad mientras la tripulación se prepara para otros cinco segundos de combate.

Delta-v, una medida de la cantidad total de cambio de velocidad que uno tiene, según el propulsor restante, es fundamental en la guerra espacial. Las naves capitales tienden a tener mucho más delta-v que los drones y misiles, pero una aceleración mucho menor. Esto significa que las naves capitales pueden esquivar las intercepciones de drones o misiles al huir de delta-v, y es una estrategia defensiva muy efectiva. Por otro lado, si trazan la mecánica orbital de uno de manera inteligente, los drones y los misiles aún pueden interceptar naves capitales usando aceleración en bruto. Ejecutar flotas enemigas fuera de delta-v es una forma muy efectiva de elegir cómo se llevarán a cabo las batallas pendientes: a altas velocidades o bajas velocidades, y dónde a lo largo de su órbita.

Un efecto sorprendente final es causado por la falta de atmósfera en el espacio: las explosiones son lamentablemente débiles. Sin una atmósfera, los explosivos convencionales simplemente arrojan una fina capa de gas sobre sus objetivos, las armas nucleares se reducen a nada más que bombillas glorificadas. Por supuesto, la cantidad de luz liberada por las armas nucleares sigue siendo lo suficientemente grande como para que puedan fundirse a través de una gruesa armadura a muy corta distancia, por lo que los misiles nucleares siguen siendo viables para el combate. Pero sus efectos se caen tan rápidamente en el espacio que casi son armas de contacto en lugar de armas de área de efecto. Sin embargo, si una salva de misiles nucleares puede conectarse con su objetivo, pueden ser bastante devastadores. Los explosivos convencionales también tienden a ser efectivos cuando se usan para detonar una carga útil de metralla a alta velocidad en el objetivo.

Consulte el blog Children of a Dead Earth para obtener más información.

No mucho. Dada la tecnología actual, no hay razón para tener personas en uno, lo que complicaría enormemente el diseño que requiere cosas tan caras como oxígeno y calefacción. Este es su moderno acorazado espacial, un satélite de armas de haz automatizado en órbita, con algunos paneles solares plegables para recargar sus baterías.

Hmmm …
Para responder a esto, tendremos que hacer algunas suposiciones. Supongamos que esto no está demasiado lejos en el futuro, por lo que no tenemos que pensar en conceptos teóricos como las burbujas de urdimbre; que estos están diseñados principalmente para la guerra humano-humano. Quizás para defenderse de los piratas espaciales o las guerras intercoloniales.
Armas
Bueno, las armas espaciales aún no se han puesto exactamente en I + D práctica, excepto para fines de desviación de asteroides. Queremos comenzar allí, ya que eso es algo que sería práctico para un barco de guerra.
Un método de desviación de asteroides propuesto (ampliamente considerado como el mejor pensado hasta ahora) implicaría una serie de explosiones láser cortas y precisas. Explosión, espere a que se eliminen los restos de partículas, vuelva a explosionar en el mismo lugar. (Piense en cómo el aserrín se interpone durante el corte / taladrado de madera). Las explosiones láser no solo harán un agujero en el objetivo, sino que también lo empujarán en la dirección opuesta.
Una nave equipada para el combate encontraría lógicamente estos láseres y sería prudente cubrir toda la nave con espejos bien pulidos. Los espejos desvían el 99.9% de la luz. La luz que se desvía no transfiere calor. Un láser lo suficientemente potente * podría * atravesar un espejo, pero el rayo se reflejará y puede golpear la nave original.
Si la nave original también está cubierta de espejos, esto podría dar lugar a batallas espaciales con este aspecto (pido disculpas, esto parece una mierda).
Dos naves redondas cubiertas de espejos disparan rayos láser entre sí. Los puntos grandes son los nodos donde se originan los láseres. Como puede ver, si apunta a ciertos ángulos, cada haz se desvía múltiples veces de cada barco. (La luz verde no sería efectiva en este escenario, solo lo estoy mostrando en verde para mayor claridad y Star Wars).

Por lo tanto, podría atravesarlo de esta manera y usar algunos láseres súper calientes que derretirán incluso los espejos, apuntando a un lugar en la otra nave que no se desviará hacia el suyo … o incluso podría rebotar deliberadamente el rayo varias veces de su envía al otro barco, si el suyo es menos brillante que el tuyo, y no te importa recibir algún daño por calor.
Además, la curvatura de un barco reflectante puede tener algunas variaciones interesantes, ya que no necesita preocuparse por la aerodinámica en el espacio (pero sí debe preocuparse por la propulsión frente a los brazos del momento sobre el resto del barco)

O podrías raspar su estúpido barco espejo con algunos misiles. Estos podrían ser misiles explosivos o concusivos como los que conocemos y amamos del combate terrestre … pero también podrían ser derribados con esos molestos láseres automáticos, al igual que los asteroides. ¡A menos que también cubras los misiles con una superficie reflectante!
O podrías ser creativo.

Misiles líquidos. Rocía pintura termoconductora sobre el otro barco y luego usa tus láseres para derretirlos. O rociar ácido, o plasma, o algo, no lo sé.

Esto se está volviendo complicado … Pensé que, una vez que estableciera el método de combate, podría hacer coincidir eso con los sistemas de propulsión y darle una nave espacial realista, pero hay demasiadas variables diferentes

La ciencia ficción probablemente tenga razón sobre algunos conceptos básicos del combate espacial. Probablemente tendrás flotas estratificadas con acorazados, cruceros y cazas (grandes, medianos, pequeños) y probablemente alojarás a tus cazas dentro de tus acorazados.
Las funciones probablemente serán similares al combate naval y al combate en general.

Recomiendo encarecidamente ver o leer The Expanse, una serie de televisión en Amazon (no necesita Prime para la primera temporada) y una serie de libros de James SA Corey. Es el único ejemplo de combate espacial realista que he visto. Los acorazados de la serie se describen como pequeños rascacielos de su lado con motores en la base. Esto significa que cuando los motores disparan, crea gravedad artificial. En cuanto al armamento, las naves usaban misiles para combate de largo alcance, cañones de riel para corto alcance y cañones de defensa puntual para defensa contra misiles.

El Donnager, un acorazado marciano de The Expanse

Puedes ver los cañones disparando. Tenga en cuenta que las cubiertas serían perpendiculares al empuje de los motores. Un elevador central correría de proa a popa a lo largo de la quilla del barco.

Editar: Amazon lo cambió, por lo que la Temporada 1 de The Expanse ahora requiere una vista principal, pero la Temporada 2 no.

Con la tecnología actual, se parecería mucho a la ISS … una matriz modular, aunque tal vez más planta de energía nuclear y menos paneles solares.

El armamento sería misiles, y la defensa sería lanzadores de paja, misiles y algún tipo de lanzador automático de babosas.

Sería un poco más compacto en caso de que necesite cambiar de órbita rápidamente. Sin embargo, dependería de su capacidad para controlar el espacio a su alrededor más que de su capacidad de maniobra.

Al igual que un grupo de batalla oceánica, tendría naves de apoyo y satélites dedicados, que también estarían armados.

Espere que el armamento principal sea nuclear.

Frio.

La cuestión es que hay muy pocas limitaciones funcionales para cómo debería ser un acorazado espacial para funcionar como tal.

El espacio ofrece 360 ​​grados de libertad de movimiento, y cualquier combate espacial realista implicará la participación en distancias MUY largas.

Por lo tanto, necesitaría buenos sensores y armamento de largo alcance, y alguna forma de sistema de propulsión, además de un medio para eliminar el calor residual.

Pero estos componentes realmente podrían parecerse a casi cualquier cosa y seguir funcionando. Y cuanto más avanzada sea su tecnología, mayor será el grado de libertad que tenga en apariencia.

El enemigo nunca te verá directamente. Usted y él serán destellos de luz en una pantalla de detección entre sí.

Por lo tanto, la apariencia del barco se adaptará al impacto en el frente de la casa. Para asombrar e impresionar a sus propios ciudadanos, o para inspirar fe y confianza en los aliados.

Lo que significa que, si alguna vez estas cosas son construidas por humanos que aún poseen psicología humana, se construirán para que se vean impresionantes, poderosas, impresionantes, tal vez incluso hermosas.

En otras palabras,

FRIO.

Mira, no soy científico y voy a decir por qué un juego que me gusta es bastante exacto sobre cómo se verían las naves espaciales y cómo funcionan, ahora no tengo idea de cómo funcionarían en la atmósfera, pero en el espacio este es un escenario bastante probable para humanidad…

El juego del que hablo, por supuesto, es Halo

Un juego que originalmente llegó al mercado en 2001.

Y aquí es cómo se ven sus acorazados

Este es un crucero clase Halcyon de Halo, está cubierto de armas masivas utilizadas para contramedidas contra cohetes y cazas, tiene 6 vainas de misiles arqueros que contienen alrededor de 30 misiles y, sobre todo, un arma grande atada al frente de la nave … es un cañón de riel masivo o un cañón Gauss que dispara una bala masiva que va al 4% de la velocidad de la luz, que es increíblemente rápida y causa un daño cinético masivo. Piénsalo de esta manera, si alguien te lanzara una bala, estarías bien. si alguien te disparara, tendrías un agujero en ti. cuanto más rápida es la bala, más grande es el agujero … Ahora piense en una bala gigante que viaja más rápido de lo que lo haría cualquier bala … y esa es una pistola MAC para usted.

De todos modos, ¿cuáles son los motores? mirando bien en la red wiki, una unidad Fusion. ahora seamos honestos, no sabemos cómo funciona la fusión … es solo cómo funciona la estrella, no hemos descubierto una forma eficiente de crearla, pero sabemos que genera enormes cantidades de energía que hacen que esta forma de empuje sea extremadamente posible.

¿Qué tal la forma sabia? Bueno, a los humanos siempre les han gustado las formas geométricas.

Este tipo de barco no fue construido para peleas atmosféricas. por lo tanto, se le dan motores adjuntos para despegar como se ve en esta imagen

Espera, eso es un crucero ligero.

Ahora no puedo encontrar un barco de batalla pero encontré un crucero súper pesado

no se dice cuántos MAC tiene esta cosa, pero se dice que tiene más de uno. mirándolo, diré 3. que son tres armas grandes. y viene con muchas cápsulas de misiles por un total de 2,400 misiles. una gran cantidad de armas de fuego de 50 mm PD, suficientes bahías de suspensión para montar un asalto a una base, así como bombardearla, y un conjunto de misiles nucleares. sí, esa cosa destruiría a la humanidad hoy. pero no es por creencia.

¿Por qué es esto una posibilidad? Bueno, los humanos son conocidos por sus diseños geométricos de guerra. Los tanques son cuadrados con cuadrados adicionales, Humvee? Eso también es un cuadrado. Nos gustan los diseños elegantes. no amalgamaciones redondas (a menos que lo hagas). no solo eso, sino que los humanos son conocidos por atar armas gigantes a piezas gigantes de metal. eso es un tanque … Las armas están más allá de lo posible El cañón MAC se basa en cañones de riel y cañones Gauss. que acelera una carga útil a velocidades increíbles a través de energía no explosiva … Lo más increíble de estas naves son las unidades Slipspace y los motores Fusion. e incluso entonces la ciencia está trabajando en tecnologías similares a estas.

Su pregunta fue: ¿Cómo serán los acorazados espaciales … estos no serán los primeros. No muy cerca. el primero se parecerá más a los cristianos. pero si alguna vez nos expandimos … no solo nos enfocaremos en el poder. pero también se ve … tenemos que parecer rudos mientras luchamos en el espacio, ¿no?

Un cilindro blindado cubierto de armas, propulsores y erizado de armas de largo alcance. Las armas de energía serían más poderosas, ya que ninguna atmósfera significa mucho menos disipación. Este sería un arma de corto alcance, mientras que el daño real es de cañones de bobina, 16 pulgadas, etc. Los segundos para tratar con naves pequeñas serían de 5 pulgadas. pistolas, cañones automáticos de 45 mm, sé sincero contigo, Halo lo explica mejor.

Ya casi se ha dicho todo, aquí mis dos peniques:

La guerra en el espacio podría ser mucho más como la guerra submarina moderna que Star Wars. La nave espacial seguramente llevaría misiles guiados de largo alcance que podrían operar muy lejos de la nave misma.

El sigilo ES posible en el espacio: el radar, la luz y otros tipos de radiación pueden ser absorbidos o reflejados como lo hacen los aviones furtivos en la atmósfera de la Tierra. Una nave espacial podría hacer uso de la cubierta de planetas o camuflar la radiación de su motor volando directamente hacia el objetivo. Podría ser posible unirlo a un asteroide o similar.

Por supuesto, sería difícil, tal como lo ha demostrado el descubrimiento de `Oumuamua, ahora podemos detectar objetos relativamente pequeños. Sin embargo, con la ayuda de la tecnología y contando con el hecho de que incluso una gran nave espacial sería mucho más pequeña que un asteroide sigiloso, todavía es una posibilidad.

Las personas que argumentan en contra de eso deberían recordar que en el aire tampoco hay objetos para esconderse (bueno, nubes), pero los aviones furtivos son, sin embargo, una realidad.

Otra cosa que imagino es que la salida de los motores también podría usarse en teoría como arma: una nave espacial podría acercarse a su objetivo, usar pequeños trusters para girar apuntando el escape de los motores hacia el objetivo y dispararlos golpeando el objetivo con plasma caliente y / o radiación y al mismo tiempo acelerando para escapar.

O tal vez no habrá guerra espacial en absoluto y la guerra se libraría en los planetas y los propios objetos espaciales en lugar de enfrentarse en el espacio abierto, lo que sería mucho más costoso.