Звездолеты без компьютеров?

Могли бы вы иметь корабль, оснащенный термоядерными реакторами, а все остальное на самом деле функционировало бы только с умной инженерией, человеческим контролем и компьютерами с часовым механизмом? Какие проблемы возникнут?

Ракета деления в гражданской миссии по четко определенной траектории с большим количеством времени для проверки проблем и их устранения может подойти. А что-то более сложное, чем это? Сомнительный.

Военный корабль с такими возможностями, о которых вы говорите ? Возможно нет. У ваших мясных мешков и часового механизма просто не будет необходимого времени реакции. Вам также будет довольно трудно управлять своими массивными койлганами (переключение этих катушек требует быстрой электроники, все работает синхронно) или вашими термоядерными ракетами (это будет достаточно сложно даже с компьютерами, не говоря уже о них). Системы точечной обороны будут совершенно непрактичны, а поиск решений для стрельбы по удаленным целям займет слишком много времени, чтобы быть полезным в бою. Вы не сможете использовать управляемые ракеты. Вы не сможете использовать снаряды с причудливыми боеголовками, такие как лазеры с бомбовой накачкой или гаубицы Касаба.

Если ваши магитех-противники все еще могут использовать компьютеры, вы просто проиграете. Время их реакции будет в тысячи раз быстрее, чем у вас, они увидят вас раньше, чем вы их, они нанесут вам удар до того, как вы поймете, что происходит, у них будет более широкий спектр оружия на все случаи жизни, и они будут иметь лучшую способность защищать себя. Вы будете похожи на рыцарей, сражающихся с современными наземными дронами, хотя, по крайней мере, вы будете иметь некоторое представление о том, с чем вам предстоит столкнуться, и сможете сдаться до того, как начнется бойня.

Очевидно, вы говорите здесь о магии, но помните, что есть много способов сделать компьютеры, а не только электронику или механические системы. Мне всегда нравилась флюидика , но есть и оптические вычисления , которые очень практичны и достаточно мощны. Естественно, вы можете махнуть рукой, что ваша магия каким-то образом воздействует на любой компьютер, не заморачиваясь обычными мозгами, но имейте в виду альтернативы.

Однако в качестве альтернативы рассмотрите биологические системы контроля. Боеголовки ваших ракет могут иметь тщательно клонированный и натренированный мозг хищной птицы. Ваши датчики могут быть подключены к программному обеспечению от более нервной вкусной добычи, которая привыкла следить за небом в поисках хищников. Ни один из них не сравнится со скоростью или надежностью компьютера, но они представляют собой альтернативу, которая вполне может быть практичной с уровнем технологий, о котором вы думаете.

Вы можете делать удивительно много вещей со старой технологией. Тяжелая часть будет сражаться с врагом.

Как указывалось во многих других ответах, мы сделали удивительные вещи с ограниченной вычислительной мощностью. Space Shuttle AP-101 были примерно на уровне мощности Nintendo Game Boy! (Gameboy быстрее, но 8-битный, AP-101 медленнее, но может выполнять 32-битные вычисления). Он также полагался на основную память, которая выглядит примерно так:

(Да, это провода, вплетенные в отдельные ферритовые сердечники. Из того, что я читал, большая часть памяти сердечника была произведена женщинами, потому что было трудно найти мужчин, которые могли бы сплести такие провода с достаточной точностью)

И это был мощный компьютер. Gemini работала на компьютере со скоростью 7000 инструкций в секунду.

Так что мы многого добились со старыми технологиями. Однако до сих пор во всех исследованиях космоса есть одна общая черта: космических сражений не было.

В космическом бою вы не просто противостоите природе, вы противостоите другому человеку, который пытается убить вас с предельной свирепостью. Это несколько меняет игру. У миссий «Аполлон» может быть время, чтобы наземный контроль рассчитал отклонение от курса, а затем ввел его в компьютер. Если на вас направлен залп оружия, вы должны реагировать гораздо быстрее.

И в этом заключается загвоздка. У вашей технологической цивилизации есть один серьезный недостаток. Это означает, что, если магическая цивилизация не имеет подобного недостатка, никакое количество «можно ли это сделать» не будет достаточным. Пользователи магии будут просто маневрировать, защищаться, атаковать и в целом побеждать ваших пользователей технологий. С тем же успехом вы могли спросить, сможет ли Беар Гриллс выжить на современном поле боя без оружия. Конечно, его навыки выживания известны, и он, вероятно, мог бы найти полезную еду и воду на поле боя, но армия людей с оружием, танками и самолетами победит.

Предполагая, что вы должным образом нейтрализуете магов, это может сработать. Настоящий секрет многих из этих устройств заключается в том, что мы доводим их до предела. Мы используем компьютеры, чтобы стабилизировать их, но это только потому, что мы настояли на этом с самого начала. Если бы мы немного ослабили наши стандарты, мы бы обнаружили, что производить вещи намного проще. Они будут не такими хорошими, но они будут работать. А кто знает, что в бою лучше что-то работающее, чем неработающее.

Будут лимиты. У вас не будет того же delta-V, что и у ваших компьютеров. Однако во многих случаях вы можете решить эту проблему, потому что у вас все еще есть домашние компьютеры. Стройте боевые корабли по краям ваших гравитационных колодцев, где скорость убегания как можно ниже, и вам не нужно столько дельта-V. Используйте свое эффективное ремесло там, где можете, и отправляйте глупое ремесло только туда, где нужно.

Вам придется полагаться на тупое оружие, что будет более сложной задачей. Это будет означать, что вы приблизитесь к врагу ближе, чем вам удобно, и потратите больше реактивной массы, чем вам удобно. Если маги заняты своей игрой, это, вероятно, будет желанием смерти, но если вы должным образом заблокировали магов, вам это может сойти с рук.

Большой проблемой будет зондирование. Дистанции в реалистичных космических боях огромны . Без современных компьютеров и интегральных схем, обеспечивающих ваши сенсорные технологии, будет трудно увидеть противника до того, как он пронесется мимо вас. К счастью, у врага будут те же ограничения, что и у вас. Может быть, вы можете позаимствовать некоторые из их магических амулетов или что-то еще, что не имеет смысла!

То, о чем, по сути, просят, - это космический военный корабль, распространенный в научной фантастике эпохи 1950-х - середины 1960-х годов. Реальные аналоги, такие как Project Horizon (лунная база армии США) или RoBo (ракетный бомбардировщик, предшественник современных межконтинентальных баллистических ракет), также в значительной степени аналогичны пилотам и рабочим. В миссиях «Аполлон» было много случаев, когда астронавты выполняли свою собственную работу, например, Нил Армстронг брал на себя управление LEM, когда казалось, что он вот-вот приземлится на поле валунов, или экипаж «Аполлона-13» выполнял прожиг с ручным управлением, используя глазное яблоко Mark 1 и секундомер, потому что они не могли выделить электроэнергию для компьютера управления полетом.

Описания Робертом А. Хайнлайном работающих космических кораблей в «юношеских» романах включают в себя дежурные экипажи, оснащенные логарифмическими линейками для выполнения расчетов и укомплектования постов управления всеми мыслимыми функциями, которые выполняет космический корабль. Во многих случаях вахтенные офицеры просто наблюдают за автоматическими системами с возможностью при необходимости блокировать и брать на себя ручное управление. Команды ликвидации повреждений людей также являются частью кораблестроения, космические корабли Хайнлайна во многом аналогичны военным кораблям, на которых он служил в 1930-х годах.

Учитывая экстремальные расстояния, которые можно наблюдать с помощью телескопов, и если вы принимаете ограничения, такие как химические двигатели, ионные двигатели и, возможно, ядерные тепловые главные двигатели типа NERVA, тогда корабли могут обнаруживать и атаковать (используя ракеты) на расстояниях, которые позволяют фактические маневры уклонения - сохраняя Имейте в виду, что вы собираетесь начать свой маневр, когда увидите запуск противника, и ракете может понадобиться 9 часов, чтобы преодолеть расстояние, равное расстоянию между Землей и Луной, и как стартующий космический корабль, так и цель могут двигаться только либо на долю g с использованием ионного двигателя, либо на очень короткий импульс большой тяги, который быстро истощает доступную реакционную массу или топливо. Космические корабли не собираются двигаться, как истребители, и в последнюю секунду ломать ракетный замок яростным «расщепленным S».

Поэтому вам нужно будет придерживаться некоторых очень реалистичных ограничений, чтобы сделать это работоспособным.

Стоит отметить, что космический полет — это механическая задача, а не вычислительная.

Что я имею в виду? Что ж, космические полеты существовали здесь, на Земле, задолго до того, как появились компьютеры:

• Спутник-1 был запущен в 1957 году, а электроника на борту представляла собой радиопередатчик и источник питания. Если вы посмотрите на схему передатчика, то увидите, что он имел 3 активных элемента (вакуумные лампы), так что вряд ли его можно считать компьютером.
• Спутники-шпионы «Зенит», запущенные Советским Союзом в 1960-х годах, использовали пленочные камеры и возвращали пленку на землю с помощью парашюта. То же самое и со спутниками-шпионами Corona, запущенными США в то же время.
• Ракета «Титан» использовалась для запуска «Джемини» в 1964 году, а у ракеты «Сатурн-1» действительно был «компьютер управления». Был ли это действительно компьютер? По современным меркам куча аналоговых компонентов с жестко закодированной логикой и магнитофон для событий, зависящих от времени, — это вообще не компьютер.
• В самой капсуле Gemini был компьютер, которому требовалось 140 мс, чтобы сделать сложение. На одно умножение ушло 420 мс. Это был первый цифровой компьютер в космосе.
• И, конечно же, люди любят указывать на то, что люди высадились на Луну с компьютером с примерно 4 КБ оперативной памяти. Этого было достаточно, чтобы посадочный модуль теоретически мог совершать автоматическую посадку. Кроме того, на LEM присутствовал секстант для проверки траекторий.

Даже современные космические корабли имеют крошечные компьютерные системы. Ровер Curiosity работает с 256 МБ оперативной памяти, 2 ГБ «диска» и процессором с тактовой частотой 366 МГц. У самого медленного смартфона больше!

Почему этим системам может сойти с рук такое малое энергопотребление? Ну, математика, связанная с космическим полетом, по сути баллистика. Модель гравитации, которая использовалась для полета на Луну, была известна как «заплатанная коника», где вы предполагаете, что на космический корабль одновременно влияет только одно тело. В результате вычисление ограничивается некоторой формой конического сечения (эллипс, парабола, гипербола), которую может вычислить старшеклассник. На самом деле вычисление перемещений между телами сложнее, чем решение одного уравнения, но ничего такого, что не может сделать человек, используя эти приближения и некоторую самоотверженность. Хотя орбиты миссий «Аполлон», вероятно, рассчитывались и оптимизировались с помощью компьютера, я считаю весьма вероятным, что они проверялись вручную и с помощью логарифмической линейки.

Итак, если вычисления не являются проблемой космического полета, почему это не произошло до появления компьютеров? Что ж, я думаю, что в каком-то смысле это произошло примерно в одно и то же время, потому что и компьютеры, и космические полеты появляются по мере того, как общество совершенствуется в инженерии и материаловедении. Компьютеры приходят по мере улучшения понимания полупроводников. Ракеты мощные и достаточно точные могут существовать только при достаточно высоком понимании металлургии. Из чугуна сопло ракеты не сделаешь. Вы не можете заставить кузнеца построить вам турбонасос.

Стоит отметить, что ракеты «Сатурн-5» были сконструированы с помощью ручных механизмов . В то время станков с ЧПУ просто не существовало. Вы представляете сварку сопла ракет вручную? Вот так мы и добрались до Луны.

Если вы читаете научную фантастику 1960-х годов, вы найдете множество жемчужин. Космические корабли Энн МакКаффри используют магнитофоны для навигации. Артур Кларк писал об инженере, создавшем счеты и использовавшем его после того, как главный корабельный компьютер вышел из строя.

Так как насчет боя? Несколько других ответов здесь предполагают, что бой сложнее, чем сам космический полет, но я не уверен:

• Для кинетических снарядов баллистика снаряда точно такая же, как и у самого космического корабля. Прогнозирование движения — это то, что делалось с тех пор, как существовали зенитные системы, и для этого существовали чисто механические решения.
• Химические лазеры работают так же хорошо и без компьютеров, и между телескопом и лазером нет большой разницы: то есть выровняйте телескоп, если он находится в перекрестии нитей, включите лазер.
• Ракеты, отслеживающие источники инфракрасного излучения, существуют с 1950-х годов, а системы наведения торпед появились задолго до этого.

Война в космосе без компьютеров была бы другой, но, конечно, не невозможной.

Клетки нашего мозга невероятно медленные (скорость нервных сигналов значительно медленнее скорости звука в воздухе!). И уж точно намного крупнее современных транзисторов. Тем не менее, мы можем делать многие вещи эффективно, в том числе те, которые требуют большой вычислительной мощности для современных компьютеров, и некоторые, которые мы вообще не поняли, как сделать. Так что вполне возможно, что ко времени вашего рассказа знания улучшились, так что можно построить компьютеры, построенные на принципах нашего мозга. Такие компьютеры по-прежнему будут довольно мощными, даже если аппаратное обеспечение будет иметь размеры и скорости 1950-х годов. Также обратите внимание, что наш мозг, по сути, аналоговый (да, в нем есть дискретные всплески напряжения, но информация содержится в частоте этих всплесков, которая постоянно меняется; также в синапсах,

И все, что будет мешать мозгоподобным компьютерам, также будет мешать мозговой деятельности, и в этом случае компьютеры будут для вас наименьшей проблемой.

Да, вы можете это сделать, но это непросто и требует как большей, так и более квалифицированной команды. Важно отметить, что в настоящее время компьютеры не могут делать то, чего мы не можем; каждый компьютер делает то, что он делает, потому что он запрограммирован; это означает, что по крайней мере один человек понял процесс в достаточной степени, чтобы закодировать его в компьютерную программу. Иногда кажется, что это не тот случай, я согласен с вами, но на самом деле компьютеры делают только то, что мы уже знаем, как делать, даже если они делают это быстрее и надежнее, чем мы.

Многие вещи, которые мы теперь заставляем делать компьютеры вместо человека, объясняются согласованностью компьютера перед лицом известного процесса. Системы управления SCADA в электрических сетях, например, обнаруживают проблемы и предупреждают людей или принимают известные ответные меры в результате того, что они видят в критической коммунальной сети. Даже в пилотируемых пассажирских самолетах есть такие компьютеры, как TCAS, которые обнаруживают близлежащие самолеты и предупреждают пилотов, чтобы они предпринимали какие-то действия, чтобы избежать столкновения.

SCADA и TCAS не отвлекаются, не уходят на минуту, чтобы принести новую чашку кофе и т. д., и поэтому они последовательны. Но это также не то же самое, что лучше; человек может использовать опыт и понимание, чтобы отклониться от известного сценария, когда это диктуют обстоятельства. Компьютеры не могут. Если вы внимательно следите за деталями или системами, которые могут выйти из строя, вам на самом деле не нужны компьютеры в космосе. Но это означает, что ваша команда должна знать, что они делают.

Навигация может осуществляться буквально по звездам и планетам вокруг вас. Вы по-прежнему можете смотреть в увеличенные иллюминаторы или даже использовать телескопы, чтобы высматривать астероиды или другой мусор на вашем пути. Термоядерные реакторы могут иметь аналоговые датчики, которые постоянно контролируются обученными специалистами, которые знают, что делать, если один из них начинает дергаться. Управление оружием может снова стать делом.

Узнать, находитесь ли вы на орбите вокруг планеты, может быть так же просто, как проверить, что звезды впереди поднимаются с той же скоростью, что и звезды позади вас, и что планета на дне вашего иллюминатора не поднимается. больше. Мы знали задолго до появления компьютеров, где планеты будут находиться в определенное время и дату; вместо того, чтобы вводить это в компьютеры, мы возвращаемся к альманахам и прокладываем наши курсы с помощью карт, компасов и тому подобного. В открытом море на Земле это двухмерный курс, но в космосе он будет более сложным, потому что он трехмерный, но концепции те же.

Единственная причина, по которой компьютеры «необходимы» в космосе, заключается в том, что они ограничивают количество специалистов, необходимых для работы над данной проблемой. Если, с другой стороны, вы можете относительно дешево доставить в космос массу и средства жизнеобеспечения, то, конечно, человеческий разум может справиться с отсутствием компьютеров. Если вы сомневаетесь в этом, то проверьте, насколько мало вычислительной мощности было у миссий Аполлон.. Если вы можете поместить столько компьютерной мощности в космос, вы уже можете многое сделать со своим кораблем, но когда вы приступите к делу, преимущество компьютеров в космосе будет просто в том, что они ограничивают количество тяжелых людей (со всеми сопутствующими им жизненными поддержка) вы должны хорошо выбраться из земного притяжения; во-первых, сосредоточив внимание пилотов только на том, что требует их внимания, во-вторых, полностью уменьшив потребность в некоторых специалистах или ролях.

Тем не менее, если у вас нет компьютеров, у вас должны быть люди, и основной проблемой является эффективность. Это просто означает более крупные экипажи, которым требуется больше воды, еды, воздуха и тепла, а это означает более крупные корабли и большие затраты на их доставку с Земли. По сути, это будет означать, что вы будете строить линкоры; фрегаты с неуправляемыми крылатыми ракетами. Но с правильным экипажем вы все равно можете работать в космосе без компьютера.

Вы определенно можете летать в космосе без компьютера. Можно заниматься орбитальной математикой с ручкой и бумагой. Кеплер описал движение планет по орбитам в 1619 году. Математика, секстанты и телескопы были достаточно развиты 300 лет назад, чтобы обеспечить орбитальный полет и навигацию с приемлемой точностью. Просто технологии материалов потребовалось много времени, чтобы наверстать упущенное.

Вы можете выполнять всю необходимую вычислительную работу с помощью логарифмических линеек, счетов, ручки, бумаги, умного математика, точного секстанта и секундомера. Вы можете извлечь выгоду и добиться большей эффективности использования топлива за счет точных измерений давления в топливном баке и двигателе, а также замеров доплеровского радио, но это только точная настройка.

Проблемы становятся более сложными, когда взаимодействуют несколько сильных гравитационных полей, например перемещение между спутниками Юпитера, но это тоже можно решить итеративно, используя немного больше, чем несколько логарифмических линеек, много бумаги и несколько быстрых пальцев с некоторой степенью точности. Современная астродинамика использует очень точные измерения, чтобы быть очень экономичным, но если вы хотите махнуть рукой на это, а затем выполнить несколько корректировок курса, корректировок и уточнений по ходу дела, то, конечно, полеты в космосе можно заставить работать без компьютера. Это просто точные наблюдения и математика.

Способность эффективно воевать - это совсем другой вопрос. Вам потребуется предельная точность в ваших наблюдениях и в маневрах снарядов. Я не думаю, что возможно поразить цель каким-либо кинетическим оружием без компьютерного расчета траектории, радиолокационных систем, точного инерциального наведения и большой степени автономности (поскольку вы, вероятно, не сможете передать команды ракете когда это на другой стороне планеты. Эти системы не совсем компьютеры сами по себе, но, как правило, для их интеграции потребуется очень компьютерная система. Если вы согласны со специально построенными схемами контроллера, но не с инструкциями общего назначения - исполняющие машины, то, возможно, это тоже может сработать Но вы действительно будете идти по тонкой грани в том, что определяет компьютер, а что нет.

Команды Станислава Лема для коммерческих космических путешествий (ознакомьтесь с его историями «Pilot Pirx») включали штурманов, основной работой которых было вычисление траекторий и определение местоположения корабля в космосе с использованием положения звезд, мало чем отличаясь от того, что навигатор океанских судов должен был делать в коммерческом море. путешествовать. Долгие и утомительные путешествия в космосе, мало чем отличающиеся от путешествий на кораблях прошлого, давали достаточно времени для того, чтобы все сделать правильно и вовремя скорректировать курс, чтобы не тратить столько топлива впустую (Лем в основном использовал ядерные реакторы, столь же надежные, как и самые плохие энергетические реакторы). растений того времени, в основном пропуская постоянный вопрос о том, как преобразовать энергию в движение в космосе).

Есть рассказ Роберта Шекли «Специалист» . Речь идет о космических кораблях, сделанных из живых существ, каждый из которых имеет свою специализацию. И интересно, какое отношение к этому имеют люди.

Возьмем серию «Дюна» Фрэнка Герберта, вселенную, где автоматизация запрещена законом, а вместо этого была выведена особая порода/раса/племя людей, обладающих значительно увеличенной силой мозга и используемых в качестве человеческих компьютеров.

Другие люди были выведены, чтобы заменить другие автоматизированные системы.

В вашей вселенной может быть что-то подобное.

Однако в качестве альтернативы рассмотрите биологические системы контроля.

(Цитата из: @Starfish Prime (первый ответ))

Я думаю, что англичане (или немцы) еще во время Второй мировой войны обучали кур клевать темное пятно на светлом фоне.

Затем загрузили цыплят в ракету с каким-то окном/экраном в клетке, с сеткой сенсорных нитей перед экраном, чтобы курица клевала точку (темный линкор на фоне более светлого моря), сенсорные нити цеплялись поднимите клевки и пропустите импульсы через какой-то аппаратный рулевой механизм, который контролировал подруливающие устройства и рули направления, а затем, в конце концов, БУУУМ!

Может быть, вы сможете использовать что-то подобное, по крайней мере, для управления вашими ракетами, может быть, даже для управления вашим кораблем.

Представьте, что ваш капитан космического корабля должен постоянно нажимать на экран, чтобы управлять своим звездным кораблем ;D

Если вы говорите о военных кораблях, то, возможно, подойдут независимые, обычные, немощные космические станции с обычными пушками. Большие материнские корабли размещают их в космосе, где они работают несколько дней/недель, а затем снова собирают их.

В качестве оружия я могу представить (неотслеживаемые) мины, размещенные в космосе, или мины, которые выбрасываются из звездолетов. Они раскрывают большие «руки» с длинными липкими концами. Как только они прикрепляются к вражескому космическому кораблю, они скручивают свои провода, а затем взрываются. Ни одному из них не нужна электроника, все механическое. С помощью этой системы вы можете оставаться вне досягаемости врага и при этом иметь достаточно хорошую точность. Магнетизм, например, для торпед тоже в порядке.

Или вы можете сделать свою расу довольно незаметной, чтобы они могли стрелять во врага или использовать кибератаки до того, как враг сможет их распознать.

Я уверен, что это не основной ответ, который вы хотите услышать, но он может дать вам некоторые идеи.

Системы наведения торпед подводных лодок и артиллерийские электромеханические системы Второй мировой войны могут дать вам представление о том, что можно делать без компьютеров, а их очень много. Мы просто не вкладываем усилия в этот путь, потому что проще и дешевле использовать компьютеры, но электромеханическая система может довольно хорошо отображать и обрабатывать сложные данные, такие как скорость, высота, гравитация, дроссель двигателя. Но каждая система предназначена для определенного использования, поэтому для нее требуется много отдельного, специфического оборудования. Вы не можете иметь разнородные многофункциональные устройства, использующие электромеханические конструкции, способные делать то или иное простым движением рычага. И любое улучшение или изменение требует больших усилий, поэтому забудьте об обновлениях, когда это необходимо.

Если вы не можете управлять вещами внутри космического корабля с помощью компьютеров, вам может понадобиться что-то вроде облачных вычислений. Все компьютеры расположены вдали от линии фронта, на них не действует отключающая магия. Ваши корабли — это управляемые по проводам машины, полные механических связей и аналогового управления. Свяжите их вместе, используя относительно простую систему двусторонней радиосвязи. Некоторые из первых космических миссий НАСА использовали эту форму. Летный экипаж мог считывать показания датчиков по радио, а наземный персонал мог обрабатывать цифры и отвечать, что делать дальше.

Недостатком является задержка. Для прохождения сигнала между кораблем и компьютером требуется время, поэтому вам нужно найти компьютер как можно ближе, но все еще вне зоны действия магии. Любая оставшаяся задержка повлияет на время вашей реакции. Этого, вероятно, достаточно для большинства целей, но вам лучше, если наводчик-человек нацелит ваши защитные турели на быстро движущиеся цели.

если бы я был этими людьми, я бы выбрал органические компьютеры и навигационные устройства. Мозг для навигации, один для оружейных систем и еще один для жизнеобеспечения. может быть главный мозг, который координирует их все. Все это можно было создать из людей и использовать для управления кораблем. для систем наведения оружия можно было использовать магнетизм.