Эффективность ядерного огня в космосе

Хорошо известно, что корабли-факелы — самые мощные космические корабли, о которых мы знаем, не изобретая новую физику или ручное управление. Передвигаться на спине ядерного пламени безумно быстро. Кроме того, атаковать что-то ядерным пламенем не составляет труда, поскольку такое количество направленной энергии с легкостью проплавит самую толстую вольфрамовую броню.

Но как быть, когда что-то атакует горячий конец корабля-факела? Насколько эффективно ядерное пламя в отражении любых видов атак?

Рассматриваемые типы атак:

  • Луч: все типы и длины волны
  • Снаряд: кинетический
  • Взрывчатка: химическая, ядерная и антивещественная.

Характеристики факельного корабля:

  • Магнитный контейнер для бутылок
  • Непрерывная тяга
  • Выходная мощность привода 4,5 тераватт
  • Масса во влажном состоянии: 1 000 000 кг
  • Сухая масса: 500 000 кг
  • Скорость истечения: 3 000 000 м/с
  • Δ В : 2 000 000 м/с
  • Тяга: 290 000 Н

(Характеристики корабля беззастенчиво украдены из проекта «Ро». Удостоверьтесь, что это заслуга.)

Вне области:

  • Любая атака, которая не должна проходить через систему привода. Я знаю, что атака корабля-факела с любого другого угла сделает его таким же, как и любой другой космический корабль; Меня это не интересует.
Итак, я могу добавить немного термодинамики к проблеме, каковы массовый расход и скорость истечения?
@JoeKissling Я добавил столько, сколько смог. Расход топлива не знаю.
Должны ли атаки проходить через выхлоп? Будет ли атака на двигатель сбоку считаться прицелом?
Ускорение (вот что такое «ΔV») в 2М м/с раздавило бы все, что находится внутри. (Конечно, без инерционных демпферов handwavium.)
@РонДжон, Δ V — способность корабля изменять скорость/направление. Корабль может разогнаться только до 3 м/с^2. То, что у вас есть дельта-v 2M м/с, не означает, что вы используете все сразу.
@RonJohn Ускорение - это dv / dt, изменение скорости во времени.
@sphennings, меня особенно интересует выхлоп как защитная мера. Атака двигателя сбоку выведет из строя/уничтожит корабль, но я это уже знал. Атаки материи на материю или энергии на материю хорошо изучены.
@JoeKissling существует два (связанных, но разных) определения ΔV: en.wikipedia.org/wiki/Delta-v и en.wikipedia.org/wiki/Delta-v_(physics) .
@RonJohn И ускорение тоже.
@JoeKissling, конечно, да. «В общей физике дельта-v — это просто изменение скорости». Это... ускорение.
@RonJohn изменение скорости - это изменение скорости. Ускорение требует временной составляющей. Я вам докажу: если я перейду от 1 километра в секунду к десяти километрам в секунду, каково мое ускорение?
@JoeKissling «изменение скорости» (также известное как ΔV) требует ... времени (этот липкий компонент времени, о котором вы продолжаете стонать). Если не верите мне, прочтите ссылки, которые я дал. «Время» упоминается повсюду.
@RonJohn это не делает Δ В ускорение
Докажите это цитатами. (Я уже отмечал, что есть два связанных определения.)
Хороший вопрос, поскольку у него есть два противоречивых ответа, за которые я проголосовал. Ключевым моментом здесь является взмах рукой контейнера с пламенным двигателем. Как это делается? Если вы используете какое-то электромагнитное поле для сдерживания и направления тяги, глушащее устройство, такое как электромагнитный импульс, может мгновенно вызвать нарушение в системе сдерживания, заставив ваш двигатель взорвать ваш корабль, не поражая его на самом деле. что-либо.
Что касается темы дельта-v, я думаю, что Аскер имел в виду общий бюджет дельта-v корабля. Т.е. сколько топлива на борту, измеренное с точки зрения ускорения, а не массовых количеств, что более актуально для обсуждения.
Это может быть плохой аналогией, но, говоря современным языком, типичный ЗРК не может сбить коммерческий авиалайнер, атакуя горячую часть работающего двигателя. Этот конец сделан так, чтобы выдерживать силы того же масштаба, с которым взорвалось бы оружие, поток выхлопных газов достаточно мощный, чтобы сама ракета, вероятно, была бы перенаправлена ​​​​в сторону от двигателя, а если бы произошел взрыв, она была бы отброшена. от двигателя выхлопными газами, прежде чем ti может нанести больше, чем случайный ущерб.
@pojo-guy Эээ, но разве не правда, что ни один SAM никогда не пытается влететь в работающий двигатель? Мне кажется, что все они предназначены для того, чтобы приблизиться, а затем взорваться, а близкое расстояние, как правило, не настолько близко, чтобы его особенно беспокоил реактивный выхлоп, даже если он шел с этого направления. Нет?
Анализ был проведен в ответ на покушения, предпринятые в международном аэропорту Багдада. Реактивные двигатели коммерческих самолетов намного крупнее и тяжелее (надежнее), чем двигатели истребителей. Крылья и фюзеляж гораздо более уязвимы, чем двигатели. Я ожидаю, что атака корабля с факелами будет происходить по схеме атаки фюзеляжа и попадания шрапнели в схемы управления и исполнительные механизмы или нападения на кабину, если она открыта, по схеме en.wikipedia.org/wiki/…
@Dronz, я слышал, что аккаунты идут в обоих направлениях. Тот, где ракета «воздух-воздух» действительно подлетает к выхлопной трубе врага, а затем взрывается, но также и когда ракета просто приближается и взрывается на расстоянии. Я считаю, что более поздний вариант более распространен, поскольку сблизиться легче, чем точно попасть.

Ответы (7)

Вы не так безопасны, как думаете

Другие свойства корабля

Камера сгорания не обязательно должна быть сделана из какого-либо воображаемого материала. Условия в сегодняшних ракетных соплах легко превосходят свойства материала сопла, поэтому принимаются меры для их защиты. Охлаждение является самым большим, некоторые используют криогенное топливо через форсунки в качестве предварительного нагрева, другие используют поток топлива для образования слоя между горением и форсункой.

То же самое можно было сделать и с ядерным огнем корабля-факела. Плазма в испытательном термоядерном реакторе содержится в мощных магнитных полях и удерживается вдали от стенок контейнера. То же самое можно сделать с кораблем-факелом, заблокировать реакцию стен камеры, добавить радиационную защиту и систему охлаждения, и все готово.

Лучевое оружие (включая направленную энергию)

Пучок заряженных частиц мог бы легко вызвать хаос в ядерной реакции, по общему признанию, было бы сложно протаранить поток выхлопных газов, но он был достаточно сфокусирован, и он мог пройти. Добавление альфа-частиц к реакции синтеза может погасить ее или вызвать неконтролируемую реакцию. Бета-частицы также могут вызывать проблемы, изменяя заряд плазмы. Эффективность этого зависит от величины магнитного удержания и его поляризации. Пучок нейтронов также может вызывать проблемы, мешая реакции и добавляя тонну дополнительной энергии в камеру по мере их распада. Более тяжелые ионы также будут мешать реакции и наносить физический ущерб камере содержания.

Выберите длину волны лазера и направьте в него достаточно энергии. В зависимости от содержания реакции некоторые длины волн могут проходить прямо через нее и повреждать стенки защитной оболочки. Я думаю, что гамма-радиоизлучение превышает возможности корабля-факела. Точно так же некоторые длины волн могут быть поглощены реакцией и выйти за пределы конструкции корабля, я полагаю, микроволны . Результаты могут отличаться, если у вас есть вопросы, обратитесь к ведущему инженеру.

Кенетическое оружие

Соответствующий комикс XKCD .

Двигайтесь достаточно быстро, и ваш кинетический снаряд не пострадает от ядерного огня. Если контакт с теплом будет коротким, снаряд не успеет испариться/улететь. Позже я посмотрю, смогу ли я применить к нему термодинамику . Кроме того, даже если вам удастся испарить его, теперь у вас есть облако пара с энергией снаряда, движущегося к вам.

Взрывчатые вещества

Попасть в камеру — главная проблема. Пройдите через поток выхлопных газов, и ваша полезная нагрузка сделает свое дело.

XKCD не имеет значения. Молния не имеет массы. Но когда ваш снаряд попадает во что-то с реальной массой (или, что более важно, с импульсом), он будет замедляться. Точно так же не будет работать лазер. Пламя факела сильно ионизировано, т.е. представляет собой плазму. Плазма исключительно хорошо поглощает свет. Вы бы не подумали, что, поскольку они не выглядят черными, но со всеми свободными и слабо связанными электронами у фотона всегда есть возможность потерять свою энергию. Вы бы просто нагрели плазму, а это значит, что я могу немного уменьшить мощность реактора. Ты просто экономишь мне немного топлива.
@MSalters Конечно, у молнии есть масса, у ионизированного воздуха есть масса. Я хорошо знаю, что снаряд будет несколько замедлен, но и пули тоже, и с ними все в порядке. Плазма хорошо поглощает свет, но вы всегда можете найти длину волны, которая проходит через нее, точно так же, как телескопы могут заглянуть в туманность. Добавление тепла к тщательно контролируемой ядерной реакции, вероятно, не так уж и полезно, особенно если делать это асимметрично.

Есть огромная разница между неконтролируемым ядерным взрывом и его использованием для долговременного движения. Бороться с такими пожарами сложно. Еще сложнее, когда какой-то больной дурак решил взять еще более быстрый факел и врезаться им в ваш выхлоп!

Дурак процесс конечно не переживет, но сейчас у вас сложная ситуация. Теперь в вашу прекрасно управляемую и тщательно сбалансированную двигательную установку запихнули еще одну ядерную двигательную установку. И по мере того, как вы плавите его своим ядерным огнем, он начинает вести себя все меньше и меньше как факел и все больше и больше как ядерная бомба, застрявшая у вас в выхлопной трубе. Все, что было сбалансировано, теперь явно разбалансировано. Вы действительно хотите, чтобы эта часть была сбалансированной.

И как сказал Манро относительно выхлопной трубы вашего космического корабля: «Этот конец должен указывать на землю, если вы хотите отправиться в космос. Если он начинает указывать на космос, у вас серьезные проблемы, и вы не отправитесь в космос сегодня». ."

Я очень люблю эту книгу/постер/комикс.

Любая система привода связана с контролем. Факел летит на непрерывной управляемой ядерной реакции.

Вероятно, самый простой способ разрушить его — прорваться через этот контроль, выстрелить значительной порцией расщепляющегося материала вверх по трубе, содержащейся таким образом, чтобы взорваться в ограниченной области. Подлить слишком много масла в огонь.

Что касается того, как защитить вашу ракету на подходе, используйте тот же метод, что и сам двигатель внутри корабля. Все, что может защитить корабль от его собственного двигателя, может защитить от него приближающуюся ракету. Вторая часть посвящена балансировке ракетного двигателя и возвращающей силы корабельного двигателя, чтобы он попал внутрь, но это решаемая проблема.

Мне очень нравится эта идея, но на самом деле она зависит от возможности защитить делящийся материал, пока он летит, благодаря высокой мощности двигателя. Мы говорим о сверхнауке, но я не уверен, что такую ​​защиту можно эффективно уменьшить.
Интересно, вам даже нужно влезть в трубу, чтобы это сработало. Я думаю, что бросить большое количество расщепляющегося материала рядом с выхлопом может быть достаточно. Выхлоп должен быть достаточно горячим, чтобы вызвать ядерную реакцию. Ядерный взрыв создаст тепло и давление в точке выпуска факела. Учитывая, что выхлоп также является основным «стержнем управления» реакцией, приводящей корабль в движение, достаточное давление в выхлопе должно поддерживать всю систему. 1/2
Кроме того, любое давление рядом с выхлопом также даст кораблю возможность «оттолкнуться». Если давление постоянное, корабль просто толкнет вперед (с потенциально фатальной скоростью). Если давление в выхлопе неравномерно, то траектория корабля будет непредсказуемой (а в космосе это обычно означает смерть). 2/2
Кроме того, Я. Длугош указал, что магнитное поле можно использовать для создания помех сдерживающему полю факела. Ядерный взрыв также создает ЭМИ.
Само по себе тепло не вызовет реакции деления. Бомбы деления приводятся в действие механизмами, тщательно разработанными для перемещения или сжатия делящегося материала до критической массы. «Тщательно разработан», потому что небрежность разделит материал и предотвратит реакцию.
@WGroleau, двигатель на факеле - это уже ядерная реакция, в том то и дело, он уже сидит на тщательно контролируемой, но уже критической реакции с открытым бортом, все, что вам нужно сделать, это его дестабилизировать.
Если это реакция деления, добавление делящегося вещества к массе может усилить реакцию. Но тепло от существующей реакции не вызовет реакции В некритической массе.
Выхлоп не имеет резкой границы. В километрах вокруг него все еще летают энергичные частицы, и плотность увеличивается по мере того, как вы приближаетесь к активной реакции. Ваш делящийся материал будет предварительно облучен по мере приближения к активной зоне. Если он был почти критическим с самого начала, он станет критическим рано. И это не будет управляемая критичность, как отмечает В. Гроло. Это просто взорвет вашу ракету, рассеивая расщепляющийся материал в выхлопном потоке.
@MSalters, это становится вопросом защиты и контроля, чтобы запустить двигатель, вы должны иметь возможность защищаться от его эффектов, которые можно использовать в обоих направлениях.
@Separatrix: Не совсем так. «Защита» вполне может оттолкнуть ядерное пламя, на самом деле в этом и заключается смысл двигателя. Но ракета, которая оттолкнет пламя, не сможет приблизиться к этому огню по определению. Старое действие=реакция остается в силе.
@MSalters, поставь на свою ракету двигатель побольше, запусти ее на большей скорости, как я уже сказал, это решаемая проблема.

Вы говорите о двигателе, который постоянно и контролируемо выдает 4,5 тераватта . Это 14 часть энергии атомной бомбы, сбрасываемой каждую секунду на Хиросиму. Молния имеет максимальную мощность около 1 тераватта, но длится всего 30 микросекунд.

Я почти уверен, что все, что вы бросите в горячую часть этого, даже не заметит по сравнению с тем, для чего он был разработан.

В случае со снарядом или взрывчаткой они будут уничтожены задолго до того, как окажутся в пределах досягаемости, чтобы стать опасными. Если это лазер, если вы не используете тераваттный лазер, это не будет иметь значения. Для этого потребуется около тысячи атомных электростанций, работающих непрерывно.

А энергетические лучи? Вы не рассмотрели все типы атак, упомянутые в вопросе.
@DonyorM Если вы не используете тераваттный лазер, это ничего не изменит. Это потребует около тысячи атомных электростанций, работающих непрерывно, чтобы привести его в действие.
Большой. Я бы включил краткую аннотацию в ответ. Некоторые из нас на самом деле не знают, чем лазер отличается от других видов энергии.
Все, что достаточно прочно, чтобы защитить корабль от двигателя, также может быть использовано для его уничтожения.
@DonyorM вопрос предполагает привод мощностью 4,5 Тераватт. В этом сценарии лазер мощностью 1 ТВт гораздо менее диковинный.
@fectin: Нет, это все еще диковинно. Привод мощностью 4,5 ТВт ужасно неэффективен. Тепловая мощность 4,5 ТВт. Но ядерная энергия невероятно энергоемка, так что неэффективность преобразования не такая уж и плохая. Чтобы сделать его эффективным, вам нужен контроль над реакцией, и это возвращает вас к атомным электростанциям класса GW для питания вашего лазера. Даже в космосе, а это значит, что у вас серьезные проблемы с охлаждением. 1 ГВт ядерной энергии также означает ГВт тепловой энергии, подаваемой через паровую турбину — как вы собираетесь сконденсировать весь этот пар? Под рукой нет удобного озера или реки.

Здесь я предлагаю две атаки экзотического типа, которые могут пройти через ядерный факел и повредить корабль с факелом. Они подходят только для концептуальной научной фантастики.

Яд синтеза темной материи. Я понимаю «факел» как ракету с термоядерным двигателем: масса преобразуется в энергию. Темная материя не подвержена влиянию электромагнитного излучения, поэтому сгусток темной материи должен быть в состоянии пройти через энергетический выход термоядерного двигателя.

Наносит ли темная материя удар? Почувствую ли я, как комок темной материи упал мне на палец ноги? Я не могу найти ответ. Возможно, темная материя движется прямо сквозь обычную материю. Я читал, что, насколько известно, темная материя заботится о гравитации и слабом взаимодействии.

Но крутой вещью для факельного корабля (и научно-фантастического проекта) будет комок темной материи, мешающий работе термоядерного двигателя. Слабое взаимодействие опосредует реакции синтеза . Пушечное ядро ​​из темных частиц, пересекающих обычную материю, а затем мешающих синтезу посредством слабого взаимодействия, может отравить реакцию. Это было бы круто тем, что результатом удачного попадания было бы отключение двигателя. Или люди, которые могут стрелять пушечным ядром, могут быть не уверены в том, что оно сделает, и они все равно стреляют в него. Возможны и другие исходы.

Как выстрелить пушечным ядром из темной материи? Гравитационная пушка?

Гравитационные волны.Они тоже должны быть непроницаемы для выходной мощности двигателя и всего остального. Перспектива генерировать гравитационные волны по запросу кажется обескураживающей, но если вы можете их создать (возможно, преобразовав один тип электромагнитного излучения в другой?), они подчинятся правилам, регулирующим другие типы ЭМИ. У них есть энергия, и они могут работать, что для меня означает, что их энергия должна быть ослаблена, когда они работают. Не могли бы вы сфокусировать их с помощью линзы? В любом случае: гравитационные волны могут подниматься по выхлопу. Так что, если они это сделают? Я мог себе представить, что волна, сильно сокращающая расстояние между частицами, ускорит взаимодействие между этими частицами. Подобно тому, как легковоспламеняющиеся пары под давлением взрываются с большей силой, я мог себе представить, что легкоплавкий субстрат, внезапно сжатый, подвергнется более сильному плавлению. Наоборот,

Гравитационные волны такой силы также могут оказывать локальное влияние на время. Опять же, это было бы забавно исследовать в письменной форме: люди, которые могут стрелять гравитационными волнами в качестве оружия, могут надеяться взорвать корабль с факелами, но могут произойти и другие вещи.

Хотя темная материя и гравитационные волны — реальные вещи, количество энергии, необходимое для производства достаточного количества любой из них, чтобы иметь какой-либо разрушительный эффект, вероятно, уничтожило бы все остальное в той же Солнечной системе. Это как пытаться убить кого-то нейтрино, только сильнее. что-если.xkcd.com/73

Магнитное поле может испортить защитную оболочку горелки и привести к поломке двигателя. Таким образом, взрыв, предназначенный для создания мгновенного, невероятно сильного магнитного поля, может быть оружием.

Свободные нейтроны очень проникающие, потому что они не «чувствуют» электроны как твердые барьеры, как другие атомы, а ядра — очень маленькие мишени. Пучок нейтронов, запущенных в ракету, пройдет через шлейф с высокой эффективностью. Затем те, кто прорвется, будут бомбардировать ракетный механизм , трансмутируя элементы и повреждая его. Или просто энергия, высвобождаемая при распаде некоторых из них вблизи деталей двигателя, вызовет повреждение.

Рассмотрим плотный луч или плотную гранулу антивещества. Выхлоп ракеты разреженный, а не твердый, поэтому из прохода выветрится лишь небольшая часть антивещества.

Я озадачен. Нейтроны не взаимодействуют с электронами. Нейтроны могут сталкиваться с выхлопными частицами, среди которых могут быть протоны, электроны. нейтроны *да и их тоже) и лучистая энергия (фотоны). Либо протоны, либо электроны будут взаимодействовать друг с другом, поэтому, возможно, ваш пучок может быть протонным или электронным пучком, а не нейтронным пучком RE его взаимодействия с выхлопными электронами. Кроме того, пучок нейтронов можно использовать против двигателя факела.
Причина того, что атомы твердые и твердые, заключается в эксклюзионном взаимодействии Паули на связанных электронах. Нейтроны будут чувствовать магнетизм, но в противном случае будут игнорировать электроны. Попадание в ядро ​​- очень маленькая цель.
Ах! Магнитное рассеяние нейтронов имеет смысл. Называть «Поражение ядра — очень маленькая цель» — это колоссальное преувеличение. Это делает длинную линию очень близко. Я прощупывал информацию о столкновениях частиц, чтобы узнать, о чем вы, возможно, думали. Ваше редактирование улучшило ваш ответ.

Поскольку приводы факелов изготовлены из унобтаниума, достаточное количество пенетраторов из унобтаниума KE достаточного размера и скорости, направленных на камеру тяги привода, может повредить привод, вызвав взрыв.

РЕДАКТИРОВАТЬ: анобтаниум обладает удивительным свойством быть настолько прочным и термостойким, насколько я хочу. Таким образом, поскольку легче ломать вещи, чем строить их, пенетраторы из унобтаниума KE, естественно , смогут разбить факелы.

Эффективность ядерного огня в космосе
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 2v