Уничтожение сверхскоростных снарядов большим количеством сверхскоростных снарядов

В предыдущем вопросе я спрашивал об использовании увеличенного защитного щитка для защиты от 250-килограммового вольфрамового снаряда, движущегося со скоростью около 60 км/с. Рассматриваемый снаряд имеет «около» 10 см в диаметре и «около» 1 метра в длину. Вывод состоял в том, что нет, защитный щит был бы неэффективен, потому что он срезал бы лишь небольшую часть вольфрамового снаряда, который, по большей части, невредимым продолжил бы движение к основному корпусу, что достаточно справедливо. Но что произойдет, если вы попадете в приближающийся снаряд еще одним довольно значительным выстрелом, идущим в другом направлении?

Скажем, вы стреляете 10-килограммовым стальным снарядом в приближающийся вольфрамовый снаряд со сравнительно ничтожной скоростью 3 км/с. Суммарная скорость составляет около 63 км/с, и, по моим предварительным расчетам, удар должен высвободить энергию, более чем в десять раз превышающую энергию, необходимую для испарения вольфрамового снаряда (если приведенных мною цифр недостаточно, предположим, что масса и скорость снаряда-перехватчика достаточны, чтобы получить примерно это значение кинетической энергии). Стальной снаряд полностью исчез... но вольфрамовый? Срежет ли это воздействие примерно 10 кг с вольфрамового снаряда, а остальные останутся для дальнейшего движения к цели? Будет ли вольфрамовый снаряд испаряться? Разлетится ли он на куски размером с кулак?

То, что именно осталось от входящего снаряда, имеет большое значение для цели, в которую стреляют. С облаком плазмы можно справиться с помощью магнитного экрана; с облаком пыли можно справиться с помощью щита-хлыста. Куски размером с кулак? Вам понадобится довольно здоровенная броня. В основном неповрежденный снаряд? Удачи.

Я не собираюсь утверждать, что это полный ответ, но вот симуляция столкновения на скорости 15 км/с .
@CortAmmon Преееееети…. И познавательно! :D
Мы должны сосредоточиться только на фактическом ударе и обломках? или правдоподобие перехвата гиперскоростного снаряда в первую очередь? Мы даже большие ракеты в атмосфере не можем надёжно перехватить...
@Shadowzee Предположим, проблема удара кулаком, движущимся со скоростью 60 км/с, решена. Мы просто говорим о том, что происходит после удара.
Вместо того, чтобы поразить приближающийся снаряд в мертвую точку, почему бы не поразить его под углом, таким образом, даже если 100% снаряда выдержит удар, его курс будет изменен и может промахнуться мимо вашего корабля на мили.
@V.Aggarwal Скучаю по твоему кораблю. На новой траектории могут быть другие корабли или суда, возможно, гражданские лица, критически важные ресурсы и т. д.
@PabloH Правильно, это нужно очень точно рассчитать, где снаряд отклонится, но это не должно быть очень сложной проблемой, ИИ бортового компьютера может легко с этим справиться, Может быть, ударить снаряд более одного раза, чтобы получить Результаты.
Я согласен с идеей @V.Aggarwal. Вычисление новой траектории снаряда кажется не намного сложнее, чем, во-первых, попадание в снаряд. Таким образом, современные компьютеры практически не могут сделать это достаточно быстро, но уже решены для компьютеров ОП.

Ответы (3)

В космических условиях вольфрам очень хрупок. Даже монокристаллический вольфрам может полностью разрушиться при ударе. Это не так уж плохо для импактора, если только вы не стреляете в укрепленную цель (на самом деле это может быть желательно , еще и потому, что вольфрам пирофорен, а облако вольфрамовой шрапнели в кислородной атмосфере звездолета под давлением создаст достойную имитацию термобарической бомбы). ).

Так что, если вы можете поразить его, я не ожидаю, что ударники из чистого вольфрама будут проблемой. Они превратятся в пыль, и эта пыль, вероятно, не попадет в корабль с большим отрывом.

Затем ударник может быть изготовлен из ударных сплавов (вольфрам-никель-железо с 90% вольфрама или пористая матрица из вольфрама-никеля-железа-кобальта с 90% вольфрама, легированная карбидом вольфрама). Последний продемонстрировал значительно улучшенную проникающую способность по твердым целям, что выражается в хорошей устойчивости к ударам железных контрударов.

Вероятный результат состоит в том, что передняя часть ударного элемента взорвется, а задняя часть останется практически невредимой. Тем не менее, почти во всех обстоятельствах снаряд будет подвергаться значительной боковой тяге, которая на любом реальном расстоянии должна гарантировать, что он не попадет в цель.

Многое зависит от расстояния, на котором ударник перехватывается.

Удар наверняка изменит траекторию ударного элемента, даже если он не сделает ничего другого; даже небольшое отклонение может означать разницу между ударом и пулей, безвредно пролетевшей мимо, не попавшей в цель. А на достаточном расстоянии (скажем, 600 километров) второй контрудар может еще поразить снаряд, хотя до удара еще 0,3 секунды.

(Я не знаю, можно ли ожидать, что «слоистый» ударник — ударник, утонченный в двух точках по длине, чтобы разделить его на три части, — будет вести себя лучше; не разрушит ли толчок при столкновении связь между секций, оставив заднюю секцию почти неизменной в своей траектории, в то время как передняя распалась. Лучше треть снаряда, чтобы долететь до цели, чем ничего. Вероятно, любой атакующий корабль будет иметь на выбор несколько видов ударников).

В ситуации с точечной защитой атакующему было бы лучше выстрелить множеством меньших снарядов, чтобы насытить точечную оборону, чем пытаться разработать и внедрить более крупный снаряд, который может выдержать попадание точечной защиты.
Я не уверен, что физика, действующая при разговоре о создании более совершенных современных импакторов, применима при разговоре о снарядах, летящих со скоростью 60 км/с. Современные рельсотроны развивают скорость около 3 км/с... а у этого в 400 раз больше кинетической энергии на килограмм.
@FlyingLemmingSoup при отсутствии других факторов, таких как атмосферное истощение, физика должна выдерживать как минимум первые проценты скорости света. Кажется, я читал, что за пределами 1-2 км/с любой ударный элемент в основном уже ведет себя как жидкость , в то время как на релятивистских скоростях, если неверно процитировать Рэндалла Манро из XKCD, «у вас есть сгусток частиц, летящих сомкнутым строем» (т.е. , природа вещи перестает иметь большое значение).
Именно так, как говорит @LSerni: конец стержня даже не заметит, что наконечник испарился, он пройдет через облако стальных обломков до того, как волна давления, которая движется вверх по стержню, достигнет его. И даже если стержень разбился, у вас все равно будет сгусток осколков, летящий плотным строем с незначительным боковым движением. 60км/с - это чертовски быстро, надо бить, пока до него еще несколько десятков километров, чтобы дать облаку осколков разлететься настолько, чтобы стать менее опасным.
Кстати: 250 к г ⋅ 60000 2 м 2 2 с 2 "=" 450 г Дж Это около 110 тонн тротила. Не имеет значения, распространяется ли он на площадь в один или десять метров, вам нужно распространить его по крайней мере на 100-метровый диапазон, чтобы иметь надежду на изящное поглощение.

Скажем, вы стреляете 10-килограммовым стальным снарядом в приближающийся вольфрамовый снаряд со сравнительно ничтожной скоростью 3 км/с.

Это ничем не отличается от наличия статического стального щита Уиппла и приближающегося снаряда, летящего со скоростью 63 км/с. Проблема по-прежнему заключается в том, что высокоскоростные удары ведут себя не так, как низкоскоростные, и в результате последствия столкновений нелогичны. Вот почему более спокойные столкновения (скажем, 15 км/с) моделируются, например, как струи жидкости, разбрызгивающиеся друг на друга... межмолекулярные связи ничего не значат, учитывая задействованные силы удара.

Это означает, что вся реклама ниже применима как к щитам-хлыстам, так и к снарядам-перехватчикам.

Будет ли вольфрамовый снаряд испаряться? Разлетится ли он на куски размером с кулак?

Не совсем понятно, что с ним будет. В худшем случае часть импактора будет удалена, а остальная часть продолжит двигаться дальше. Используя то же приближение гидродинамического проникновения, что и в прошлый раз ... если ваш стальной снаряд имеет тот же диаметр, что и летящий снаряд, он будет иметь толщину 4 см и будет удален примерно на 2,5 см от передней части удара. Это не так уж хорошо, с точки зрения цели.

Недавно я читал о «прочности кратера» — понятии, которое описывает расширение кратера в твердом объекте. Я не совсем уверен, как это применимо к высокоскоростным импакторам... это не очень хорошо сочетается с идеей гидродинамических струй, это точно, но вполне соответствует идее взрыва чего-то, как вы могли бы ожидать, выпустив ужасно много энергии за короткий промежуток времени. Это также было предложено Люком Кэмпбеллом, который знает о таких вещах немного больше, чем я, и вложил в это больше мыслей. Так что со всем сказанным отнеситесь к этому с небольшой долей скептицизма .

Приближение кратера определяет объем кратера В с "=" Е п / С с где Е п кинетическая энергия снаряда и С с - это прочность материала на образование кратеров, в три раза превышающая его предел текучести. Предел текучести вольфрама составляет 750 МПа, поэтому его прочность на образование кратеров определяется как 2,25 ГДж/м 3 . Если представить вольфрамовый ударник неподвижным, а стальной перехватчик приближается со скоростью 63 км/с, его кинетическая энергия будет около 20 ГДж. Это дает объем кратера 8,82 м 3 и, следовательно, глубину кратера (определяемую как радиус сферы с таким объемом кратера) около 2,1 м.

При таком приближении ударник действительно разлетается на куски. Ура! (это также предполагает, что ваша защита от кнута в предыдущем вопросе лучше, чем предполагалось изначально, поэтому я вернусь к этому в какой-то момент).

Однако .

Учитывая гидродинамическое предположение о глубине проникновения, стальной интерцептор будет более или менее «израсходован» в передней части ударного элемента на пару сантиметров. Следовательно, энергия столкновения должна передаваться вдоль ударника простыми старыми атомами, сталкивающимися друг с другом. Если это произойдет при скорости звука в вольфраме, 5,2 км/с, то ударнику потребуется 1/5200 секунды, чтобы полностью разрушиться, за это время он пройдет 11 метров. Если перехватчик столкнется с ударником ближе к кораблю, у вас все еще будут большие проблемы (это также предполагает, что ваш 50-метровый зазор в вашем предыдущем ответе, вероятно, является разумным интервалом). Я не уверен, с какой скоростью будут расширяться обломки, так как это требует расчета энергетического баланса и прочего, а я слишком ленив для этого.

Во-вторых, четвертьтонный снаряд, движущийся со скоростью 60 км/с, обладает большим импульсом. Ваш маленький стальной снаряд может дать достаточно энергии, чтобы разбить его, но эти части будут довольно большими и сохранят большую часть своей первоначальной скорости и направления. Это не столько «расщепление», сколько ужасающий роковой выстрел из дробовика. Не так много рока, как вольфрамовый стержень длиной в метр, но вам все равно придется иметь дело с облаком снарядов размером с кулак со скоростью 60 км/с (кстати, не имеет значения, твердые они или расплавленные).

С облаком плазмы можно справиться с помощью магнитного экрана; с облаком пыли можно справиться с помощью щита-хлыста. Куски размером с кулак? Вам понадобится довольно здоровенная броня. В основном неповрежденный снаряд? Удачи.

Я не думаю, что это будет пыль. И помните, даже если это была пыль, для четверти тонны пыли, движущейся со скоростью 60 км/с, требуется довольно солидный защитный экран, и впоследствии в этом защитном экране будет довольно существенная дыра.

Что касается борьбы с плазмой через магнитный экран... опять же, остатки ударника будут иметь значительный импульс, и у вас будет короткий промежуток времени, чтобы приложить к нему значительную силу, чтобы отклонить его. Я не собираюсь пытаться решить это здесь (математика магнита сложна :-( ), но звучит немного сомнительно.

Наконец, давайте вернемся к этим кускам размером с кулак. В конце своего последнего ответа я сказал следующее:

самая простая контрмера с точки зрения атакующего - выстрелить несколькими снарядами меньшего размера, слегка разнесенными по траектории.

Это все еще верно. Коллинеарные кинетические пенетраторы отлично справятся с эшелонированной обороной, хотя достаточный огонь рельсотрона-перехватчика может отбить все снаряды до того, как они достигнут цели. Другая альтернатива, множество длинных и тонких снарядов (что-то вроде параллельного импактора вместо последовательного), потребует по одному снаряду рельсотрона на каждый , что может очень-очень быстро сокрушить любую правдоподобную защиту. Комбинация этих двух подходов приносит в жертву способность монолитной вольфрамовой пули убивать с одного удара ради огромного облака кинетической смерти, от которого будет непрактично защищаться.

На самом деле, учитывая, что ударный элемент имеет кинетическую энергию примерно в 110 тонн тротила, я думаю, что на самом деле безопаснее не разбивать ударный элемент: если ударный элемент цел, он просто пройдет сквозь корабль в одной точке, испарив все. на своем пути, но оставив остальную часть корабля нетронутой. Если он рассредоточен, эффект больше похож на взрыв небольшой ядерной бомбы рядом с кораблем.
@cmaster ksbes предложил то же самое в своем ответе на последний вопрос . Вы можете быть в порядке, пока траектория не приближается к чему-то слишком важному, но на военном корабле не так много места для «бесполезного пространства». Небольшая ядерная бомба, взорвавшаяся снаружи , предпочтительнее, чем внутри!
@StarfishPrime: Ответы на последний вопрос на самом деле подтолкнули меня к разработке мира космических линкоров, которые мы почти полностью бесполезны: километровые сети быстро заменяемых рельсов с навесными, мобильными, многократно дублирующими модулями, полными важного оборудования (или, может быть, просто приманки). Идея заключалась в том, что даже если небольшая ядерная бомба взорвется «внутри» корабля, это не будет иметь большого значения.
@JoeBloggs большие мягкие корабли не прочнее маленьких твердых. Можно использовать большее количество меньших пенетраторов (например, добавляя разрывной заряд к большому кинетическому снаряду), а гаубицы Касаба и лазеры с накачкой бомб можно использовать с большего расстояния, потому что им нужно пробить менее прочные предметы. Вы не можете масштабироваться бесконечно, потому что у вас будут проблемы с поворотом вашего корабля без деформации или поломки шасси, что также ограничит вашу маневренность.
@StarfishPrime: Ага! Забавно, что конструкция корабля представляет собой мягкую, заменяемую, легко перемещаемую (даже при обломках) структуру, по которой ползает ряд жестких узлов. Оружие, эффективное против мягких целей, бесполезно против тревожных элементов (вражеского оружия и т. д.), а жесткие узлы могут перемещаться достаточно, чтобы уклоняться, не тратя бесконечно реактивную массу. Одним из ограничений, которое приводит к такой конструкции, является сильно ограниченное значение дельта V, требующее ускорения нагнетаемой грунтом массы. По сути, линкор запускается в компактной упаковке, а затем распаковывается. Это космическая война через Ikea.

Старайтесь не попасть в летящий снаряд в упор. Если вы ударите его немного не по оси, вы немного подтолкнете траекторию. И тогда входящий раунд пропустит.

Это похоже на некоторые предложения по защите от астероидов .

Это потребовало бы, чтобы перехват происходил в нескольких десятках километров от цели. Определенно жизнеспособный, но сценарий, о котором я здесь думаю, - это скорее крайняя защитная мера с использованием снарядов рельсотрона немого огня, которые вряд ли нанесут такой удар.
@FlyingLemmingSoup, если встречный выстрел имеет сферическую форму, вероятность точного удара по центру незначительна. При ± 20 ° (как почти нормальное падение) поперечное сечение будет составлять около 12% от общего поперечного сечения сферы (sin (20 °) ²) = 12% шансов на почти нормальное падение. Чтобы способствовать отклоняющему поведению, используйте град конических контрударников с конусом - нулевая площадь поперечного сечения при ударе.
Вы почти наверняка не собьете его с оси. Удары на гиперскорости так не работают. Если вы можете попасть снарядом в бок, то вы серьезно снизите его эффективность, но это, мягко говоря, сложное предложение.
если вы можете попасть в него сбоку, он не нацелен на вас.
На самом деле, что, если вы бьете по нему сбоку с помощью передовых дронов точечной обороны?
@Alice На самом деле это в значительной степени то, что я имел в виду для основной линии защиты, мне просто интересно, есть ли реальный смысл иметь рельсотроны для ближней защиты от таких снарядов.
@FlyingLemmingSoup, учитывая потенциальное разнообразие типов и размеров снарядов и скорострельности, не очевидно, что есть смысл пытаться использовать какой -либо метод сбивания приближающихся тупых снарядов.
@StarfishPrime Вопрос, который я рассматриваю в другой раз, заключается в том, может ли работать пушка частиц. Что-то среднее между гаубицей «Касаба» и термоядерным двигателем, работающим на антивеществе; пушка, которая направляет взрыв гранулы термоядерного топлива в относительно узкий конус. Что произойдет, если вы ударите летящий снаряд с достаточной энергией, чтобы испарить его, если эта энергия находится в форме пучка частиц?
@FlyingLemmingSoup это может работать нормально, хотя вам нужно будет накачать довольно много энергии в тупой снаряд, чтобы испарить его. Проблема, опять же, в том, что снаряды, которые вы перехватываете, дешевы, а механизм перехвата, который вы используете, дорог. Защита цели может быть разрушена большим количеством мелких осколков, а затем смертельный удар может быть совершен одним большим снарядом. Одноразовые пучки частиц лучше подходят для перехвата дорогостоящего оружия, такого как ракеты с ядерными боеголовками.
Уничтожение сверхскоростных снарядов большим количеством сверхскоростных снарядов
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v