В области пассивной защиты до сих пор было много разговоров о толстой броне, но вам лучше подумать об угловой броне. Если на вас летит небольшой снаряд с абсурдно высокой скоростью, не пытайтесь остановить его, поглотив его еще более абсурдно большую кинетическую энергию. Вероятно, будет легче отклонить его, перенаправив его импульс и отправив в космос, продолжая двигаться абсурдно быстро.

Что связано с уже упомянутым вариантом скрытности, поскольку (современные) антирадарные конструкции невидимки также включают плоские поверхности и жесткие углы, как и то, что вам нужно для отклонения снарядов.

Кроме того, есть варианты активной защиты, которые в предыдущих ответах практически не исследовались, за исключением маневров уклонения. Но есть и другие варианты:

• Если у вас есть мощные лазеры (а если вы используете термоядерный реактор, то, скорее всего, у вас есть), вы можете поразить ими приближающуюся пулю. Если пуля достаточно мала, а ваш лазер достаточно мощный, вы можете полностью испарить ее. (Это не привело бы к его полному исчезновению, но его масса распространилась бы на гораздо большую площадь, что облегчило бы поглощение удара. Если вы сможете испарить его достаточно далеко, большая часть прохода полностью не попадет в вас.) Если у вас недостаточно мощности для этого, вы можете нацелиться на сторону снаряда, и материал, выкипающий сбоку, создаст небольшую боковую тягу, которая может привести к промаху, если вы сможете точно нацелить его на достаточно большом расстоянии.

• Если у вас есть собственные рельсотроны, и они могут стрелять достаточно быстро и точно, их также можно использовать для перехвата приближающихся снарядов. Что лучше — лазеры или рельсотроны для точечной обороны — во многом зависит от того, как работает остальная часть вашего окружения, и от того, какую изюминку вы хотите ему придать.

• Используйте облако «пластин» роботизированных дронов, которые могут позиционировать и наклонять себя, чтобы отклонить снаряд, все еще на расстоянии от корабля, а не ждать, пока он достигнет вас, прежде чем пытаться отклонить. В дополнение к преимуществам удержания слизняка подальше от вас, такие дроны также смогут корректировать положение и угол быстрее, чем сам корабль, поскольку они будут меньше, легче и не ограничены пределами человеческого G-. толерантность.

• Другой вариант с дронами — использовать их в качестве реактивной брони, самоуничтожающейся и использующей силу собственного взрыва для замедления, повреждения и/или перенаправления летящего снаряда.

Лучше всего просто не попасть под удар. Этот ответ звучит намного глупее, чем он есть на самом деле, так что просто потерпите меня. На межпланетных/межзвездных крейсерских скоростях (обычно где-то от нескольких десятков до нескольких тысяч км/с) внесение незначительных (и, что наиболее важно, случайных) корректировок курса с использованием небольших всплесков тяги со скоростью в доли g каждые несколько секунд потребляет сравнительно мало топлива. говорить и делает вас очень трудной целью. Скорость большинства космических кораблей делает так, что даже небольшая тяга в течение доли секунды в любом направлении может привести к тому, что вы окажетесь в десятках километров от исходной позиции к тому моменту, когда снаряд рельсотрона вашего противника перехватит первоначальный снаряд вашего корабля. траектория.

В качестве альтернативы, если вы не хотите полагаться на Дугласа Адамса и RNG, чтобы спасти вас, превратите свои лазеры предотвращения столкновений в системы точечной защиты и испарите летящую пулю, прежде чем она достигнет вас. Бонусные баллы за стрельбу по пуле собственной пулей, чтобы сбить ее с курса. Все меняется, если у вашего врага есть рельсотрон, который стреляет пулями со своей собственной встроенной системой наведения, но умные пули не очень хорошо работают в сочетании с рельсотронами по разным причинам, поэтому вы, вероятно, не столкнетесь с этим.

Рейлганы не очень эффективное оружие

Предположения

Я должен сделать некоторые предположения, поскольку они не предоставлены OP. И эти предположения исключат некоторые возможные варианты использования и технологии, которые мы тоже можем назвать рельсотронами. Я должен сделать это, чтобы сузить моделирование и сократить ответ.

• Двигатели кораблей используют термоядерную энергию с переменным ИСП. Та же термоядерная энергия используется для запуска снарядов.

• снаряды - это свалочные куски металла, скажем, железа с пределом прочности 10 ГПа, модулем Юнга 2000 ГПа, никаких маневров. (в основном кусок стали в 10 раз прочнее обычного)

• скорость снарядов произвольная от 0,9с до 4 км/с

• КПД 100%, как по двигателям, так и по пусковым снарядам.

• корабли осознают, что находятся в боевой обстановке, и понимают, с какого направления ожидать попадания. (отсутствие невидимости в космосе для кораблей) Корабли оборудованы детекторами ИК-сигнатур не хуже Спитцера с исчерпанным жидким гелиевым теплоносителем. Подробнее о том, что это предположение практически может означать в ответе

• форма снарядов параллелепипед, пропорции (1,1,3), масса 1 т и менее.

Моделирование возможных ситуаций

Высокоскоростные снаряды.

Пределы разрушения для снарядов

Для куска металла с пределом прочности 10 ГПа энергия, необходимая для разрушения 1 кубического метра его на куски размером 0,001 м, составляет примерно 10/200 * 0,001 * 1e10 * 3 * (1/0,001) = 1'500'000'. 000 Дж (предполагается, что мы расслаиваем его слой за слоем, слоями толщиной 1 мм в каждом из трехмерных измерений, и мы выполняем работу, которая определяется удлинением до разрыва (которое определяется модулем Юнга и прочностью материала) до тех пор, пока мы не получим из него кучу маленьких кубиков размером 1 мм, и кажется, что энергия инвариантна в тех предположениях, которые кажутся верными на самом деле)

конечно, она представляет собой необходимую энергию порядка величины и зависит только от объема снаряда. Для нашего 1-тонного снаряда это будет примерно в 7,5 раз меньше, поэтому для поражения снаряда как твердого объекта нам потребуется 200 000 000 Дж или меньше.

Столкновение снаряда с тонким плоским экраном

Тот же материал используется в качестве тонкого плоского щита от снаряда, и вопрос в том, насколько толстым он должен быть, чтобы уничтожить снаряд и энергию столкновения.

Предположим, что столкновение является неупругим столкновением , толщина плоского экрана равна «d».

Энергия, которая будет затрачиваться на нагрев и разрушение (без учета релятивистских эффектов), должна быть

$$0.5 \cdot \frac{m_p \cdot m_s}{m_p + m_s}(0.9c - 0)^2 > 200'000'000J \qquad (1)$$ $$m_s = \rho \cdot d \cdot \left(\frac{m_p}{3\cdot\rho}\right)^{2/3}$$

$$\frac{m_p + m_s}{0.5 \cdot m_p \cdot m_s \cdot 0.81c^2} < 1/200'000'000$$

$$m_s << m_p \Rightarrow \frac{200000000}{0.5 \cdot 0.81c^2} < m_s$$

Для снаряда массой 1 тонна нам потребуется секция щита массой 2×10^8÷(0,5×0,81×9×10^16) = 0,000000005 кг < м· _с , чтобы разрушить снаряд как твердое тело. Разрушение еще не защищает корабль, потому что эти останки более чем способны уничтожить сам корабль. Нам нужно потратить больше энергии, чтобы рассеять эти останки, чтобы уменьшить количество обломков, потенциально способных поразить корабль.

Конус разрушения

Теперь в игру вступает расстояние между кораблем и уничтоженным снарядом и энергия, которую мы тратим на уничтожение.

Та же самая энергия, которая уничтожила снаряд, должна быть использована для того, чтобы придать этому обломку скорость, с которой он отлетит от снаряда. Больше энергии тратится при столкновении, тем быстрее эти частицы разлетаются и более высокие скорости они будут иметь перпендикулярно вектору исходной скорости. Это движение сформирует своего рода конус (вероятно, с каким-то сложным распределением плотности, но для простоты я предполагаю, что это равномерное распределение).

Для конуса с углом 1 град эти частицы должны получить в среднем 0,007853882с радиальной скорости, или для нашего 1-тонного снаряда это означает, что энергия столкновения должна быть больше 2,775755811×10 ¹⁵ Дж, таким образом, масса щита (который сталкивается со снарядом) должна быть 0,076152423 кг, что намного больше, чем нужно было просто для уничтожения снаряда ( поэтому в принципе прочность материала не имеет значения ), но все же не так много.

• Энергия столкновения может быть значительно улучшена для высокоскоростных столкновений за счет использования термоядерного топлива в качестве щита, что требует еще меньшей массы для щита. Это будет работать при относительной скорости около 0,1с.

Толщина экрана будет примерно
0,076152423÷7500×(3×7500÷1000)^(2÷3) = 0,000080924м$\approx$0,1 мм

Его квадратный километр будет весить 606930 кг или около 600 тонн.

Расстояние между щитом и, следовательно, местом, где будет рассеиваться снаряд, должно быть довольно большим, если мы хотим уменьшить количество обломков, которые потенциально могут попасть в корабль. Предположим, что осколки распределены равномерно и корабль может выдержать столкновение с одним граммом их, а проекция корабля в направлении атаки составляет 10000 квадратных метров, угол конуса равен одному градусу.

Для удовлетворения требований расстояние должно быть
sqrt(1000000×10000÷3,14)÷tan(0,5) = 6'466'611 метров или около 6500 км.

• учитывая скорость потенциального снаряда (0,9с) и его массу (1 000 000 грамм) это удивительно короткое расстояние.

снаряд со скоростью 0,1с

Энергия поражения та же - 200 000 000 Дж
Масса сечения щита для энергии поражения должна быть 0,000000444 кг (что в 88,28 раза больше, чем у снаряда 0,9с)
Радиальная скорость для конуса должна быть 0,000872654с (что 9 раз меньше, чем для 0,9с, очевидно)
Энергия столкновения должна быть 3,426859026×10 ¹³ (в 81 раз меньше, чем при 0,9с)
Масса сечения экрана должна быть 0,076152423 (такая же, как для случая 0,9с)
Расстояние может быть В 81 раз меньше, чем в 0,9с, так как 1 грамм при 0,1с несет в 81 раз меньше энергии (игнорируя релятивистские эффекты для 0,9с, что составляет примерно 2,3-кратную разницу в кинетической энергии по сравнению с ньютоновской физикой, мне лень разбираться с этим за 2,3-кратную разницу в результатах)

Толщина экрана примерно те же 0,1мм.

Так что, в общем-то, изменений по сравнению с ситуацией со снарядом 0,9с не так много, и никаких изменений в эффективности для того же щита, но это потому, что энергия, которую мы должны иметь, чтобы сделать конус, на порядки выше, чем энергия, необходимая для уничтожения (отрыва) снаряда.

низкоскоростной снаряд

В какой-то момент энергия, необходимая для разрушения снаряда, будет близка к энергии, необходимой для образования конуса, и начнет играть более значительную роль.

Для конуса 1 град это будет при скоростях около 72 км/с, значит, посмотрим то же самое для снаряда при 70 км/с

Энергия разрушения та же - 200 000 000 Дж
Масса секции щита для энергии разрушения должна быть 0,081632653 кг
Радиальная скорость конуса должна быть 610 м/с
Энергия столкновения должна быть 186587642 Дж
Масса секции щита щит должен быть (для энергии столкновения 200 000 000 Дж + 186 587 642 Дж) - 0,157790874 кг
Толщина щита примерно в два раза больше, чем для снарядов 0,1с и 0,9с - 0,2мм

при меньших скоростях необходимая толщина начинает расти как сумасшедшая, т.к. энергия неупругого столкновения пропорциональна квадрату разности относительных скоростей - так для 35 км/с снаряд будет в 4 раза толще, для 7 км/с - быть в 100 раз толще. Тем не менее, это лучше, чем сплошная броня, и это скорость щита Уиппла . 1км/с снарядов и мы в поле обычной брони.

Эффективность щита (стиль уиппла) на разных скоростях

0,9c - очень эффективно
0,1c - очень эффективно
70 км/с - эффективно
7 км/с - довольно эффективно
1 км/с - неэффективно
0,99999c - зависит.

Заметки о тактике в ситуации.

Во-первых, расстояние между кораблями полезно в ситуации, как для высокоскоростных, так и для низкоскоростных снарядов, но по разным причинам. Для низкой скорости, потому что они слишком медлительны. Для высокоскоростных снарядов - необходимо заметное расстояние между средствами противодействия и самим кораблем, чтобы основание конуса поражения было достаточно большим по сравнению с проекцией корабля в направлении атаки.

Лазеры как точечная защита просто неэффективны, просто забудьте о них, для высокоскоростных снарядов они просто бесполезны.

Беспилотные дроны, которые разворачивают щит, — штука полезная. Они могут разворачиваться и держаться со скоростью разгона основного корабля. (есть разные способы сделать это, и они зависят от технологии)

Большая дальность хороша для ракет, чем выше скорость у цели, особенно тех ракет, которые с термоядерными двигателями.

Высокоскоростные снаряды будут излучать ИК-сигнатуру, каким бы эффективным ни был их запуск, только из-за межзвездной среды

Щит смерти.

Недавнее изобретение космической боевой индустрии представляет вам щит смерти. Мобильная, относительно легкая, практически опробованная в "Детях мертвой земли" Сетка управляемых ракет перехвата.

Объем, заполненный ракетами-перехватчиками, с низким дельта-V, небольшими, на расстоянии около 5км друг от друга, с какой-то слабой системой наведения.

Или его модифицированная версия с привязями между соседними узлами.

Подойдет для стационарных баз и для защиты объемов. Может быть хорош против ракет, а также снарядов с низкой и средней скоростью. 400 км (80 слоев) гарантируют сохранность вашей золотопрессованной латины и вашей жизни.

Покупайте сейчас - удовлетворение гарантировано, звоните 666-777-42, не ждите, враг не дремлет, звоните сейчас 666-777-42.

Заключение

Рейлганы ни в коем случае не являются чрезвычайно эффективным оружием. Ракеты - лучший выбор, но они тоже не идеальны.

Рельсовые пушки — оружие ближнего боя, и чтобы подпустить противника на эффективную для них дистанцию, нужно быть очень простодушным. Особенно в космосе, где видишь возможного противника на ау дистанциях.

Я не использовал все свои предположения, потому что это сделало бы ответ излишне длинным, но проблема довольно богата деталями, и небольшие изменения в этих деталях могут коренным образом изменить картину. Внедрение более сложных технологий для этих снарядов может сделать их значительно более эффективными, но то же самое будет верно и для защиты.

В конце битвы победят лучше подготовленные, и это будут не те, у кого есть только рельсовые пушки или они вообще есть.

Я как бы рекомендую игру "Дети земли смерти" - она ​​не идеальна по доступным технологиям, но может помочь подобрать нужные вам характеристики оружия. Определенно это лучше, чем ничего, и на данный момент нет других простых доступных вариантов для имитации подобных вещей.

Получить удар, но не пораниться.

Вспомните Аль-Каеду. Какой-то чувак попался. Он вышел из строя. Он бесполезен против более крупной организации, потому что невежественен и почти не контактировал с ними.

Теперь рассмотрим хороший корабль Аль-Каида. Он чертовски огромен, полмили в поперечнике, модульный и хаотичный, с компонентами, которые перестраиваются, соединяются, дрейфуют и т. д. Это строго космический корабль. Он не собирается приземляться. У вас есть рельсотрон, который запускает небольшой кусок металла, который пробивает дыру во всем, во что вы стреляете. Вы можете снимать многие из них. В чем? Вы не уверены, какая часть корабля важна. Вы можете быть уверены, что любая часть корабля многократно избыточна, включая команду и ИИ. Как можно повредить что-то подобное маленькой дырочкой?

«Аполлон-13» был полной противоположностью «Аль-Каеде»: чрезвычайно плотным, в нем не было ничего второстепенного. Стрельба по Аполлону-13 из рельсотрона была бы очень эффективной. Стрельба по «Аль-Каеде» просто тратит время, которое вы могли бы потратить на управление ядерной ракетой.

Я должен добавить, что ядерные ракеты имеют больше общего с «Аполлоном-13», чем с «Аль-Каидой». Рейлганы непревзойденны для вывода из строя приближающихся ядерных ракет.

Я могу придумать четыре, которые могут вписаться в вашу обстановку.

Один

Броня. Много и много доспехов. Если предположить, что эти рельсовые пушки способны разгонять пули хотя бы до небольшой доли скорости света, то получаемые в результате разрушения сопоставимы с нашими ядерными устройствами. К счастью для нас, мы уже знаем способ защиты от взрыва такой силы и уже применяем его в наших суперспециальных бункерах.

Броня. Много-много доспехов. Вы можете пойти по маршруту Battlestar Galactica и набить на свои космические корабли столько толстых кусков брони, что рельсотроны просто немного сотрясут вас.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Как указал Джо, ни один текущий бункер не может выжить при прямом попадании. Вам нужно будет сделать свою броню из чего-то более прочного, чем обычная сталь и бетон. Также необходимо иметь возможность поглощать большую часть кинетической энергии, чтобы защитить людей внутри. Толстых слоев углеродных нанотрубок может быть достаточно, но это не точно.

Два

Во-вторых, простая скорость. Возможно, ваша группа вкладывает большие средства в скорость, когда дело доходит до постройки кораблей. Если вы достаточно быстры, вражеским кораблям будет трудно попасть в вас. Хотя недостатком этого является то, что ваш корабль, скорее всего, будет более уязвимым, если он в конечном итоге будет поражен.

Три

Технологии радиоэлектронной борьбы и стелс. Если они тебя не увидят, они не смогут тебя застрелить. Или, возможно, вам удалось вмешаться в их систему наведения, и вы на самом деле за много миль от того места, где, по их мнению, вы находитесь. Космос большой, и им будет трудно выглянуть в окно и найти ваш корабль, поэтому они будут полностью уверены в том, что им сообщают их сканеры.

Четыре

Вероятно, самый научно-фантастический ответ, но правдоподобный. Сверхсильный магнит может отклонять приближающиеся снаряды или полностью их останавливать. Подобно кинетическим барьерам из игр Mass Effect. И хотя они требуют огромного количества энергии, если в вашей истории есть сверхпроводник комнатной температуры, вам достаточно будет зарядить барьер только один раз.

Надеюсь, я помог

Искусственный синтез не является источником энергии, экспериментальным или каким-либо другим. Возможно, так оно и будет, но я бы не стал на это ставить. Даже с термоядерной энергией вам все равно нужна реактивная масса.

Чем больше у вас реактивной массы на борту, тем большую реактивную массу вам нужно использовать для изменения вектора скорости вашего корабля. Чем быстрее вы меняете скорость или вектор направления, тем большему ускорению вы подвергаете экипаж.

Машины быстрее меняют направление и лучше выдерживают ускорение. Они меньше и дешевле, чем пилотируемые космические корабли. Если пилотируемый корабль окажется в паре секунд от атакующего (скажем, рельсовая пушка может разогнать свой снаряд до 3000 или даже 10 000 км/с), то цель будет уничтожена. Если они находятся дальше друг от друга, может быть возможно уклонение - если снаряд не в состоянии корректировать курс.

Проблема в том, что нет никаких причин, по которым он не мог бы скорректировать курс, если бы такое «умное» оружие было необходимо. Единственная реальная защита от такого оружия — расстояние. На расстоянии вы можете развернуть контрмеры, вы можете послать в ответ шум, чтобы скрыть ваше точное местоположение, и вы можете спрятаться (возможно, если есть что-то, за чем можно спрятаться).

Настоящая проблема с боевыми действиями в космосе заключается в том, чтобы объяснить, в чем заключается польза и почему страна А будет терпеть нападение страны Б на ее космические корабли. Космос слишком велик, чтобы его защищать. Как показал недавний приток беженцев в Европу, даже в двух измерениях границы защитить экономически невозможно.

Единственный сценарий, в котором А атакует В, — это тот, в котором А и В соглашаются вступить в бой. Это работает только до тех пор, пока никому нечего терять. Как только одна сторона начинает проигрывать, они бросают камень в столицу другой. Не так ли?

Как сказал Миша , не будь там.

Использование несветового оружия (лазеры) или оружия слежения (ракеты) на расстоянии, отличном от дистанции ножевого боя, похоже на игру в лотерею.

Каждая цель окружена ореолом или каплей (вероятно, для этого есть технический термин) того, где она может быть, когда прибудет полезная нагрузка. Этот ореол становится больше по мере увеличения расстояния до цели и тяги, доступной для цели, и уменьшается со скоростью полезной нагрузки.

Если ореол достаточно большой (например, цель занимает только 1% ореола), то вам остается стратегия «распыли и молись».

Все это действительно имеет значение только в том случае, если цель предпринимает «маневры уклонения». Цель, которая не знает о приближающейся атаке, гораздо более предсказуема.

Таким образом, большие двигатели вокруг корабля усилят его защиту. Защита G-force для любого экипажа увеличит тягу, которую вы можете безопасно использовать.

Однако для околотехнологий все намного проще. Высокая тяга стоит дорого. Если у них кончится реактивная масса раньше, чем у вас закончатся патроны для рельсовой пушки, они у вас.

Настоящей защиты нет, кроме как увернуться или подготовиться к удару. Вы можете использовать нанотехнологическую пену, которая затвердевает при ударе, что сделает ее легкой для космоса. Он может быть толщиной 2-5 метров вокруг корабля и очень громоздким. Я не знаю, как это должно быть. Когда снаряд попадает, он распределяет силу по всему корпусу корабля, а не по одному месту, надеясь поглотить удар. В настоящее время существует аналогичный материал под названием D3O для зимних/лыжных/велосипедных/мотоциклетных/военных шлемов и налокотников/наколенников.

https://www.youtube.com/watch?v=9VDeJ7rLUYU

Другой стратегией было бы создание очень большого, очень открытого, очень разнесенного корабля с тонкими самовосстанавливающимися стенками. При попадании снаряд просто делает небольшое отверстие, а стенки герметизируются быстротвердеющей пеной/гелем, который запечатывает отверстия. У него должны быть резервные системы для основных компонентов, таких как двигатель, система жизнеобеспечения, навигация и т. д. Люди внутри просто надеются, что они сами не пострадали. Это все равно, что пытаться проткнуть иголкой воздушный шарик с лентой, что невозможно.

https://www.youtube.com/watch?v=tFGR_EBiEr4

Уже существует броня, защищающая от такого типа «атаки». Он используется прямо сейчас на многих спутниках, находящихся на орбите. Броня называется Whipple Shield .

Щиты Уиппла используются для защиты спутников от столкновений с мелкими обломками, движущимися с чрезвычайно высокими относительными скоростями (порядка 15 км/с!). Они работают, имея много тонких (т.е. не тяжелых) слоев материала. Каждый слой подвергается удару, и при ударе сверхскоростной ударный элемент распадается на гораздо более мелкие кусочки и теряет значительную часть своего импульса. Обычно после двух слоев защиты Уиппла ударный элемент фактически представляет собой набор частиц, похожих на газ, от которых с легкостью защищает самый внутренний слой защиты Уиппла (в основном упругая деформация). Если вы хотите узнать больше о Whipple Shields, вы можете задать вопрос на бирже стеков космических исследований! :)

Как я уже упоминал в начале ответа, сегодня они используются на орбите. Они испытаны в полете, соответствуют общим системным требованиям космического корабля (размер/вес и т. д.) и хорошо изучены.

Вы могли бы рассматривать как последний отчаянный акт защиты от снаряда рельсотрона «какой-то» специально направленный взрыв с целью создания взрывного события высокого порядка, которое позволило бы сфокусированному волновому фронту выброса встретить снаряд и что может уменьшить воздействие.

Еще менее убедительно, если бы вы были способны управлять огромным магнитным полем, вы могли бы согнуть снаряд вокруг себя или замедлить его приближение, чтобы ваша взрывная броня могла обеспечить некоторую защиту.