Mengapa ruang tersembunyi masih ada di sana

Halo, Habr! Dalam artikel ini, saya ingin mempertimbangkan sebuah topik yang belum sangat relevan dalam kenyataan, tetapi yang menggairahkan pikiran banyak amatir (dan, bisa dikatakan) profesional fiksi ilmiah - cara untuk bersembunyi di ruang angkasa asalkan teknologi yang digunakan di masa depan yang luar biasa dapat digunakan.

Dalam lingkungan geek, ada pendapat umum bahwa tidak mungkin ada ruang tersembunyi dalam pengaturan sci-fi realistis. Masalahnya adalah begitu kita akan membuat game atau menulis buku dengan klaim realisme, yaitu (menurut pendapat umum) tanpa siluman di ruang angkasa, ternyata bertarung tanpa siluman ini agak bermasalah - kedua peserta dalam pertempuran dapat menghitung hasilnya terlebih dahulu karena game- kemudian dengan informasi lengkap. Ini memaksa igrodelov untuk melakukan KSP dengan senjata, atau untuk pergi ke opera kosmo, dan penulis untuk menulis film fiksi ilmiah bukan mata-mata sendiri, tetapi mata-mata novel, atau pergi ke opera kosmo lagi.

Jadi, tanpa sembunyi-sembunyi di ruang angkasa itu buruk. Tapi mungkin dia masih di sana? Lagi pula, artikel tentang "Rudal Atom", menurut definisi, bukanlah kebenaran pamungkas, dan kita masih belum memiliki pengalaman praktis dalam perang antariksa.

Fakta-fakta realitas obyektif berikut ini berbicara menentang siluman di ruang angkasa:

1. Vakum memiliki transparansi setinggi mungkin.
2. Latar belakang memiliki suhu 4 K (radiasi radiasi) atau dapat diprediksi (bintang).
3. Sebuah kapal pasti memancarkan panas yang dihasilkan di dalamnya dan memantulkan atau memancarkan kembali sinar matahari. Apalagi saat bermanuver.
4. Sensitivitas teleskop modern sudah cukup untuk mengambil gambar Voyager di luar orbit Pluto.

Dan apa yang bisa kita lakukan? Jawabannya ada di bawah potongan.

Setujui persyaratan

Secara sembunyi-sembunyi, yang kami maksud adalah ketidakmungkinan mengidentifikasi suatu objek sebagai ancaman sebelum pengintai kami mendekatinya pada jarak dengan urutan yang sama dengan jarak kontak api. Karena itu adalah satu hal ketika Earthlings dapat mengikuti armada Mars ke teleskop dekat-Bumi pada jarak ratusan juta kilometer, dan itu adalah hal lain untuk mengirim penyelidikan mata-mata ke Mars untuk hal yang sama, yang juga dapat menembak jatuh, karena pada kenyataannya mereka menembakkan strategi pengintaian dan menembak jatuh pengintaian. UAV.

Saya ingin membingungkan twist dan twist

Sebuah artikel di "Rudal Atom" menyatakan bahwa target palsu tidak akan berfungsi, tetapi argumennya adalah, secara halus, lemah dan tidak didukung oleh perhitungan:

1. Target yang salah harus memancarkan mirip dengan target yang sebenarnya. Ini berarti bahwa ia harus memiliki sumber energi yang sama seperti pada objek yang sedang dibahas.
2. Agar berfungsi saat akselerasi, LC harus memiliki massa dan kendali jarak jauh yang sama dengan kapal sungguhan - jika tidak, akselerasi dan radiasi mesin tidak akan saling berhubungan.
3. Dari penjelasan di atas, disimpulkan bahwa tujuan yang salah akan secara praktis tidak dapat dibedakan dari harga yang sebenarnya. Yang aneh karena sudah sekarang payload bisa menjadi urutan besarnya lebih mahal daripada meluncurkannya ke orbit target roket. Di masa depan dengan kolonisasi tata surya, jelas, roket harus jauh lebih murah daripada hari ini, tetapi segala sesuatu yang lain tidak diperlukan.

Pertimbangkan contoh spesifik. Misalkan Topeng Elon berhasil dengan BFR dan pada pertengahan abad ke-21 Bulan dan Mars sudah dijajah dan tidak begitu menyukai satu sama lain dan / atau Bumi. Misalkan juga bahwa tidak ada terobosan besar dalam ilmu roket dan transportasi antarplanet utama - sesuatu seperti ITS dari presentasi 2016 (yaitu hasil modernisasi BFR yang sama). Sarana perang utama, masing-masing, adalah ITS yang sama, tetapi sarat dengan berbagai cara untuk menimbulkan kebaikan dan cahaya pada separatis Mars atau penduduk bumi yang terkekeh.

Katakanlah cara membawa barang dalam satu ITS akan muat sekitar 150 ton. Meski sudah direncanakan 450 ton, dan untuk keberangkatan dari orbit dekat Bumi ke Mars. Mengorbankan kecepatan karakteristik dan memilih garis dasar yang sesuai (titik Lagrange, orbit dekat bulan, elips memanjang), Anda dapat meningkatkan kapasitas angkut hingga seribu ton. Namun untuk penilaian, mari kita ambil kasus yang paling pesimistis dari atas.


Transporter traktor Damai Mars menampilkan platform tempur di lapangan tempur

Harga blok orbital ITS diperkirakan $ 130 juta per tanker dan $ 200 juta per kapal. Sebuah kapal tanker dapat dibuat tidak dapat dibedakan dari kapal dengan teleskop apa pun yang mungkin - cukup pasang panel surya di kapal tanker, dan jangan membuat jendela transparan yang terkenal di kapal - tidak ada yang jelas menarik perbedaan $ 70 juta (karena desain kapal yang lebih kompleks dibandingkan dengan alat pengangkut) . Tetapi bahkan jika tiba-tiba menarik, selisih 70 juta tidak mendasar terhadap latar belakang harga untuk peralatan militer. Jadi seratus roket SM-3 (analog terdekat dari roket antariksa) dengan massa 150 ton akan menelan biaya $ 1 miliar 840 juta. Tentu saja, rudal membutuhkan sistem panduan, tetapi teleskop seperti Kepler berbobot beberapa ton, dengan biaya sekitar ratusan juta dolar.

Tapi katakanlah kita ingin mempersenjatai kapal perang kita bukan dengan rudal sekali pakai, tetapi dengan drone yang berpotensi dapat digunakan kembali atau pejuang berawak. Sebagai senjata untuk petarung kami, kami mengambil senjata kinetik Vulkan-Falanks. Hanya karena yang laser belum diproduksi secara komersial, dan harganya tidak mungkin berbeda dalam arah yang lebih kecil. 13 juta dolar untuk senjata 5 ton . Misalkan satu unit rudal lima ton untuk memindahkan senjata kita di masa depan tidak akan memakan biaya 20 juta seperti sekarang, tetapi hanya 2 karena produksi seri, 15 pesawat tempur 10-ton akan menelan biaya $ 225 juta - sudah sebanding dengan harga ITS.

Itu hanya 200 juta - asalkan kita membeli ITS baru dari galangan kapal. Apa yang tidak perlu sama sekali - untuk bekerja sebagai tujuan yang salah, Anda dapat dan harus mengambil kapal bekas yang sudah berhasil mengganti produksi dengan membawa barang-barang sipil. Pengganda 100 penerbangan direncanakan untuk kapal pengisian bahan bakar, 12 untuk kapal antarplanet (perbedaannya adalah karena durasi penerbangan antarplanet), sehingga harga $ 20 juta untuk pembelian kapal wajib-sukarela di negara “satu penerbangan untuk dihapuskan” terlihat cukup adil dan tidak menyebabkan keinginan pemilik kapal. mengacaukan MCRN asli. Dan $ 20 juta sedikit lebih mahal dari satu roket ruang angkasa (!!!) dan sebanding dengan harga satu pesawat tempur.

Secara teoritis, kecerdasan musuh dapat melacak "karakteristik individu dari spektrum radiasi" kapal. Tetapi bahkan dalam situasi (fantastis, seperti yang akan ditunjukkan di bawah) seperti ini, adalah mungkin untuk mengatur "ruang bidal" menggunakan kapal bekas dan sebagai pembawa senjata (dan tidak perlu bagi musuh untuk mengetahui kapal mana yang sarat dengan rudal dan drone). Ya, Cosmoflot terbang secara eksklusif di kapal bekas terlihat sarat template - tetapi pejuang kemerdekaan koloni selalu harus berbalik.

Selain itu, ini bukan penyamaran sebagai kapal yang damai, yang bisa memiliki konsekuensi diplomatik negatif. Cosmoflot secara jujur ​​membeli kapal bekas, tidak mengakui kapal mana yang membawa rudal dan drone, dan bukan pemberat.

Penjelasan di atas benar mungkin untuk skenario realistis konflik antarplanet dalam waktu dekat. Untuk konflik di ruang angkasa - Anda harus menjajahnya di awal. Dan untuk ini Anda membutuhkan transportasi antarplanet yang murah. Dan jika militer tidak menggunakan transportasi ini dari prinsip, itu bukan hukum dari sifat masalah, tetapi hanya personil militer tersebut. Selain itu, metode "space thimble" dirancang untuk musuh untuk melihat setiap palung kami dalam kamera yang sangat multispektral, dan bahkan dengan kualitas setidaknya 4K, dan oleh karena itu simulator harus memiliki bentuk, dimensi dan mesin yang sama dengan yang disimulasikan. Tapi skenario seperti itu sebenarnya meragukan.

Difraksi

Batas teoritis resolusi sudut teleskop apa pun dijelaskan oleh rumus yang sangat sederhana

$$

di mana R adalah resolusi sudut minimum dalam radian, D adalah bukaan dalam meter, lam adalah panjang gelombang yang bekerja di dalamnya. Untuk sudut yang sangat kecil, R dapat dianggap sebagai rasio jarak ke objek yang diamati dengan jarak dibedakan minimum di atasnya. Sangat mudah untuk memastikan bahwa untuk aperture meter dan panjang gelombang mikrometer (dekat IR) resolusi spasial untuk seribu kilometer hanya akan menjadi satu meter. Nah, jika kita mencoba melihat teleskop yang sama untuk seratus juta kilometer (jarak antara Mars dan Bumi pada saat konfrontasi hebat) - kita akan memiliki piksel ukuran 100 kilometer. Atau kita membutuhkan teleskop ajaib dengan cermin seratus kilometer untuk mempertahankan resolusi satu meter.

Benda ini hanya memiliki bukaan 130 meter

Banyak pembaca segera berpikir tentang interferometer optik. Ya, mereka akan memiliki panjang sebahu dalam rumus untuk resolusi spasial alih-alih bukaan. Tetapi hanya panjang bahu yang harus dipertahankan dengan kesalahan kurang dari setengah panjang gelombang kerja. Jadi opsi "hanya ambil dua teleskop luar angkasa" tidak cocok - bahunya harus kaku. Tetapi bahkan pundak yang keras dengan panjang seratus kilometer akan "berjalan" karena ketidakrataan beban termal. Untuk alasan yang sama, tidak ada yang akan muncul dari ide film tipis seratus kilometer cermin.

Selain itu, memutuskan untuk menghemat area cermin, kami akan menghemat sensitivitas foto. Tapi Anda tidak bisa menghematnya. Pada jarak 100 juta kilometer yang sama, sebuah objek yang secara simetris memancarkan bola pada panjang gelombang 1 mikron dengan kekuatan 1 MW akan menghasilkan 80 foton per meter persegi per detik. Sekali lagi, delapan puluh foton. Untuk mendapatkan gambar yang dapat dipahami, Anda perlu meningkatkan kecepatan rana hingga beberapa ratus detik, atau menambah area. Dan ini asalkan matriks mengambil foton individu.


Dari sudut pandang teleskop ceres mereka. Hubble. Lebar Piksel - 30 kilometer

Dan begitulah. Untuk pengamatan terperinci dari kapal musuh pada jarak antarplanet, kita memerlukan interferometer mengerikan dengan cermin puluhan meter, setidaknya satu kilometer bahu yang keras dan matriks ultra-sensitif yang didinginkan hingga mendekati nol mutlak. Dan keajaiban teknologi ini masih tidak akan dapat melakukan apa pun dengan taktik "space thimble". Dan tidak hanya itu.

Partikel Minsky, level tempur!

Space Thimble didasarkan pada kenyataan bahwa tidak ada teleskop tunggal yang dapat melihat di bawah kulit kapal antarplanet. Tetapi bagaimana jika alih-alih sebuah palka atau wadah kargo dengan volumenya yang tidak begitu besar, Anda menggunakan tas film tipis besar awan jelaga atau debu? Akibatnya, intelijen musuh akan memiliki informasi tentang keberadaan puluhan nebula debu buatan di ruang angkasa, tetapi tidak akan ada informasi tentang isinya sampai seseorang secara fisik menyisir setiap nebula.

Katakanlah ukuran partikel jelaga di awan kita adalah 10 mikron. Rasio massa / penampang partikel akan sekitar 20 gram per meter persegi. Dalam orbit dekat-Bumi, tekanan sinar matahari pada permukaan hitam adalah 5,6 μN / m2. Jadi, sinar matahari akan menggeser layar asap kita di dekat Bumi dengan akselerasi 0,2 milimeter per detik per detik, yang cukup realistis untuk mengimbangi pengoperasian mesin dari armada yang bersembunyi.


Sesuatu yang serupa digunakan di Gundam, kutipan dari mana diambil sebagai nama bagian. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa ada digunakan plasma dingin partikel elementer eksotis sebagai layar asap, yang benar-benar tanpa bobot, diproduksi oleh reaktor termonuklir kapal dalam jumlah yang hampir tak terbatas dan akhirnya menyembunyikannya dari radar juga. Jebakan terhadap radar tidak berguna, tetapi ada cara lain untuk melawan mereka. Tetapi banyak jelaga bisa menjadi masalah.

Dua puluh gram per meter persegi jika dikonversi menjadi kilometer persegi berubah menjadi dua puluh ton. Misalkan kita ingin mengisi bola dengan diameter 20 kilometer dengan jelaga sehingga kepadatan permukaan yang diinginkan tercapai pada kedalaman 1 kilometer, asalkan partikelnya terdistribusi secara merata. Yaitu dengan kepadatan jelaga 20 ton per kilometer kubik. Kita membutuhkan sedikit kurang dari 84 kilogram jelaga. Banyak? Nah, bagaimana saya bisa mengatakan - jumlah karbon yang terkandung dalam asteroid kelas C dengan diameter rata-rata 20 meter. Jadi untuk menutupi pangkalan armada pada asteroid yang sama atau di dekat mereka, metode ini sangat cocok.


Matilda adalah asteroid C-Class yang khas.

Siluman taktis

Jadi, kami terbang ke planet musuh ketika dia tidak menunggu kami menggunakan "thimble" atau komet buatan. Apa selanjutnya

Pertama, jelaga yang sama. Sekitar seratus ton jelaga cukup untuk memasang tirai debu lokal dengan panjang beberapa kilometer - transporter akan masuk ke dalam peran target yang salah. Tetapi dalam situasi ini, sembunyi-sembunyi "nyata" juga dimungkinkan - tembus pandang penuh untuk sistem deteksi musuh. Faktanya adalah bahwa kita tidak lagi terpisah dari musuh dengan bulan-bulan penerbangan, tetapi oleh puluhan jam, sehingga kita tidak bisa memancarkan sama sekali karena pelepasan panas ke salju hidrogen.

Bayangkan sebuah kapal di haluan yang merupakan tangki hitam-hitam dengan hidrogen padat. Panas spesifik dari fusi hidrogen adalah 59 kJ / kg. Konstanta matahari di orbit Bumi rendah adalah 1367 W / m2. Total panjang tangki 14,3 meter (panjang, dengan mempertimbangkan tempat di bawah hidrogen yang meleleh) berubah menjadi Matahari (yaitu, memiliki satu ton hidrogen per meter permukaan yang diterangi) akan menyerap sinar matahari sambil mempertahankan suhu lelehnya hidrogen selama kurang dari 12 jam. Panas yang dihasilkan oleh sistem kru dan kapal? Kontribusi mereka dapat diabaikan karena "Serikat" yang sama memiliki kilowatt yang cukup untuk kru yang terdiri dari tiga orang.

Tentu saja, metode menyembunyikan kapal ini hanya berfungsi selama penerbangan balistik. Tetapi manuver mencapai target dapat dan harus dilakukan dengan kedok semua jelaga yang sama.

Seorang pejuang siluman yang dibangun menggunakan teknologi ini menggunakan mesin cair dapat memiliki karakteristik berikut:

Diameter - 2 meter
Panjangnya - 25 meter di antaranya:
Tangki hidrogen - 14,3 meter
Oksigen - 6 meter.
Mesin roket - 1 meter.
Kompartemen kendali dan persenjataan - 3,7 meter.
Awaknya adalah 0-1 orang.
Massa bahan bakarnya 22 ton.
Massa tangki dan mesin adalah 3 ton.
Massa kompartemen kontrol adalah 2 ton.
Massa senjata adalah 3 ton (rudal).
Massa awal - 30/27 ton (dengan dan tanpa senjata).
Massa terakhir adalah 8/5 ton.
Kecepatan Kedaluwarsa - 4,3 km / s
Delta Ve tanpa senjata - 7,25 km / s

Taktik penggunaan adalah untuk keluar dari kompartemen kargo dari pesawat ruang angkasa carteran di "ruang internasional" di bawah penutup tirai asap, putar akselerator ke target, menyelinap di atasnya, meluncurkan rudal dan pergi tanpa trik.

Dan sekarang seorang pejuang nuklir:

Diameter - 2 meter
Panjangnya - 20 meter di antaranya:
Tangki hidrogen - 14,3 meter
NRE dengan bioproteksi - 2 meter.
Kompartemen kendali dan persenjataan - 3,7 meter.
Awaknya adalah 0-1 orang.
Massa fluida kerja adalah 3,14 ton.
Massa tangki dan mesin adalah 4 ton.
Massa kompartemen kontrol adalah 2 ton.
Massa senjata adalah 3 ton.
Massa awal adalah 12,14 / 9,14 ton (dengan dan tanpa senjata).
Massa terakhir adalah 9/6 ton (dengan dan tanpa senjata).
Kecepatan Kedaluwarsa - 9 km / s
Delta Ve tanpa senjata - 3,78 km / s

Berat kering meningkat dengan ton untuk memperhitungkan perlindungan biologis. Delta-Ve dicelupkan sebagai dorongan spesifik dari fase padat NRE tidak mengimbangi penurunan dramatis dalam massa reaktif dan penambahan perlindungan biologis.

Jelas, pejuang sembunyi-sembunyi semacam itu akan dapat secara efektif menyerang hanya target yang bergerak lambat. Sebagai contoh, multi-kilometer interferometer ruang jarak jauh.