Неуловимый Космический Пират: спрячься в холодильнике от копов, победи в войне дроидов и плюнь Саурону в глаз

в 0:04, , рубрики: будущее здесь, космонавтика, научная фантастика

Статья написана под ярким впечатлением поста «Пиратство в Космосе – Коварная Delta-V и Водородные Стелс-Пароходы — Часть 1» и является альтернативным взглядом на представленную вселенную. Мы будем часто обращаться к тому, что в нем написано и писать так, чтобы не было нужды его читать.

Цель: убедить Вас что пиратство в космосе неизбежно, неуловимо и вечно. Мы рассмотрим неполный список способов грабежа и как пирату бороться с угрозами.

В этой статье будет развеяна пара мифов и поверхностно изучены инженерные решения, облегчающие жизнь пирата.

Пришел

Коварная дельта-V

Коварная дельта-V настолько коварная, что обвела вокруг пальца даже автора!

Из слов автора понятно, что:

  1. Коварная дельта V (она же dV) – величина, характеризующая количество увеличения или уменьшения значения скорости. Что понятно, но не совсем
  2. Запас (он же резерв) dV не dV
  3. Ускорение dV не dV и не запас dV
  4. В большинстве случаев пиратские корабли должны иметь запас dV больше чем у цели.
  5. На каждый метр/секунду ускорения цели, пиратам потребуется 1 м/с на ускорение и еще 1 м/с на торможение для атаки
  6. Пиратам требуется, более чем в два раза больше dV чем у любой цели, которую они пытаются захватить
  7. Чтобы поймать цель со скоростью 20 км/с, пират должен разогнаться до этой скорости, израсходовать резерв dV в 25 км/с, после чего совершить торможение с импульсом в 45 км/с до полной остановки

Что не так с коварной дельта-V?
Чтобы разобраться в механике сближения, поговорим о ньютоновской механике в равномерном пространстве.

Интересующие характеристики

  1. Скорость цели относительно звезды и скорость пирата ( Vs )
  2. Скорость сближения ( v )
  3. Максимальное ускорение цели и пирата ( a )
  4. Масса цели и масса пиратского корабля ( m )
  5. Импульс цели и импульс пирата ( p )
  6. Расстояние между целью и кораблем на момент начала маневров ( S )
  7. Запас топлива цели и запас топлива пирата ( f )
  8. Потребление топлива цели и пирата ( c )

Пояснения

  • Чтобы догнать цель, надо S = 0
  • Чтобы застыть относительно друг друга неподвижно (чтобы пристыковаться без рисков и повреждений), надо v = 0
  • Масса цели и пиратского корабля, а также импульсы цели и пирата нас интересуют только для нахождения ускорений цели и пирата по формуле: p = m*v, тогда v = p/m. Из данной формулы видно, что скорость корабля тем меньше, чем больше масса при неизменном суммарном импульсе двигателей. Это означает, что тяжелому транспортному кораблю нужно больше топлива чтобы набрать ту же скорость, при этом ему нужно более мощный суммарный импульс от всех двигателей чтобы за единицу времени получить то же ускорение

Из этого сделаем вывод, что большинство транспортных кораблей потребляют большее количество топлива и они обладают всегда меньшим ускорением что и пираты.

Смоделируем несколько вариантов начальных параметров характеристик чтобы понять механику сближения при расстоянии между кораблями в 50 м:

Цель: [a = 10 м/с*c, f = 200 кг, c = 40 кг/с], пират: [a = 11 м/с*c, f = 100 кг, c = 20 кг/с]
  • Цель убегает на полном ходу, пират догоняет. За ход у них уходит по 10 м/с*с, у пирата остается 1 м/с*с для ускорения – он на 1 секунду дает короткий импульс, в результате чего их скорость сближения (v) становится 1 м/с
  • На протяжении 5 секунд цель уходит на полном ходу и тратит все 200 кг горючего, пират на 10/11 хода, держа ускорение равное ускорению цели, тратит (10/11)*20*4 + 20 = ~93 кг горючего
  • Пират гасит скорость сближения в 1 м/с импульсом в 1/11 мощности двигателя, сжигая еще 2 кг и у него остается 5 кг топлива. Корабли состыковались без единой царапинки

Цель: [a = 10 м/с*c, f = 100 кг, c = 10 кг/с], пират: [a = 11 м/с*c, f = 100 кг, c = 10 кг/с]

  1. Цель убегает на полном ходу, пират догоняет. За ход у них уходит по 10 м/с*с, у пирата остается 1 м/с*с для ускорения – он на 1 секунду дает короткий импульс, в результате чего их скорость сближения (v) становится 1 м/с
  2. На протяжении 10 секунд цель сжигает все топливо, пират на мощности 91% хода сжигает 92 топлива. Выключает двигатель и все еще сближается со скростью 1 м/с
  3. Примерно на 50 секунде полета корабли сравниваются, пират дает ускорение в обратную от сближения сторону (-900 грамм топлива). Корабли состыковываются без единой царапинки

Цель: [a = 20 м/с*c, f = 1000 кг, c = 1 кг/с], пират: [a = 22 м/с*c, f = 50 кг, c = 1 кг/с]

  1. Цель убегает на полном ходу, пират догоняет. За ход у них уходит по 20 м/с*с, у пирата остается 2 м/с*с для ускорения – он на 1 секунду дает короткий импульс, в результате чего их скорость сближения (v) становится 2 м/с
  2. На протяжении 25 секунд полного хода цель сжигает 25 кг топлива, остается 976 кг топлива. Пират сжигает в первом ходу 1 кг топлива, а за оставшиеся 24 секунды еще (20/22)*1*24 = 22 кг топлива, остается 27 кг. Корабли сравниваются
  3. Пират дает импульс равный в 2/22 мощности движка, сжигая еще 100 грамм топлива, гася скорость сближения в 2 м/с — остается больше 27 кг топлива. Стыковка без единой царапинки

Как вы видите, не нужно в 2 раза больше топлива чтобы пристыковаться к кораблю. Не нужно также в 2 раза больше ускорения и без волшебной dV можно справиться – достаточно просто превосходить цель по ускорению, а остальное дело времени.

Увидел

Километровые стелс-астероиды

В районе Челябинска, 15 февраля 2013 года упал метеороид.

Несмотря на заявления властей РФ о том, что им было известно о приближении метеороида, в это верится с трудом: они не сообщили ни о его рабочем названии, ни о траектории, и только после падения произошел переполох в спецслужбах с введением чрезвычайного положения.

Астрономы Швейцарии, Колумбии, Украины и других стран пытались воссоздать его траекторию лишь по записям видеокамер – метеороид диаметром, предположительно, в 20 метров оказался невидим для наземных и орбитальных телескопов.

По этому поводу в эфире телеканала CNN USA выступил Нил Деграсс Тайсон и рассказал о другом астероиде:

Позже в тот же день к Земле близко подошел астероид. За ним мы следили около года. Опираясь на законы физики и орбитальные траектории можно с точностью просчитать, куда он полетит. И вот что интересно: он не только пролетел между Землей и Луной, он не только прилетел сюда – мы отслеживали много таких небесных тел.
Но он вошел в наше освоенное космическое пространство, прошел ближе к нашей планете, чем наши орбитальные спутники связи. И это нужно взять на заметку, ведь тот астероид был размером с половину футбольного поля. А тот, что взорвался над Россией, где-то втрое меньше его. И у нас нет возможности защитить Землю от столь мелких объектов.
Оригинал новости ИноТВ.

Из его беседы с ведущем хорошо понятно не только бессилие в уничтожении такой угрозы, но и бессилие в, казалось бы, тривиальной задаче по расчету траектории огромных объектов размером в «половину футбольного поля».

Проанализировав данные с 3-х наземных обсерваторий, которые способны найти до 276 околоземных объектов, как сообщают исследователи на сайте Корнельского Университета (Нью Йорк), в течение года каждая из них обнаружила менее 30%. При этом 50% из обнаруженных объектов обладают absolute magnitudes (абсолютная звёздная величина, т.е. светимость) больше чем 25, что соответствует объектам с примерным диаметром меньше чем 30 метров.

Для понимания, одних только астероидов группы Appolo (примерно 54% от общего числа потенциально открытых околоземных объектов) около 10 000.

Т.е. две обсерватории за год увидели менее чем 1% уже известных тел.
По оценке Детлефа Кощного, руководителя отдела околоземных объектов в департаменте космической ситуационной осведомлённости ESA, общее количество околоземных объектов диаметром от 100 до 1000 метров может достигать до 430 000.

Око Саурона

Автор статьи, который вдохновил меня на этот пост, утверждал мир, в котором некая система из спутников будет настолько всевидяща, что запишет все объекты в солнечной системе вплоть до космического мусора диаметром не более 1 сантиметра.

Не только запишет, но будет отслеживать траекторию каждой песчинки в режиме реального времени и при малейшем отклонении от курса бить тревогу и поднимать сухопутных крыс в боевую стойку.

Не буду говорить, что такая система невозможна. Напротив, мы рассмотрим – как ее сделать.

Немного о механике небесных тел

Ньютоновская астромеханика представляет из себя дискретную систему из двух точек с произвольными массами. Не стану вдаваться в тонкости расчета путем последовательного приближения, скажу только, что на современных компьютерах в режиме реального времени это очень легкая задача.

Почему тогда астрономы Нила Деграсса не смогли правильно рассчитать траекторию?

Эта система предназначена для быстрого грубого расчета положения 2-х тел со взаимным притяжением.

Но чтобы рассчитать положение 3-х тел, понадобится в единицу времени, кадр за кадром, каждое тело притянуть к каждому телу.

Для 2-х тел надо 2 раза рассчитать притяжение, для 3-х тел — 6 раз, для 4-х – 12 раз.
В единицу времени надо совершить (N-1) * N притяжений, где N – количество тел в системе.

Если бы в нашей системе было всего 10 000 объектов, надо было бы сделать за кадр 99 990 000 вычислений – и это при условии, что у нас будет ньютоновское пространство! А у нас пространство может искажаться, при том что мы не учитываем гравитационные приливы, солнечный ветер, форму астероидов, светимость и прочее.

Для 1 000 000 «мертвых» объектов нужно сделать 1 000 000 000 000 операций за кадр. Причем чем меньше единица времени, тем точнее результат.

Стоит учитывать, что вы вряд ли догадаетесь как распараллелить данные вычисления – нужно их производить последовательно, с использованием результатов предыдущих вычислений!

Как утверждает автор, все это ради защиты кораблей от мусора, который вы вряд ли встретите. Я считаю, что дешевле навесить датчики и броню на корабли во избежание попадания.

Но Око Саурона есть, и оно работает: несколько спутников крутятся вокруг солнца и прожигают каждый сантиметр солнечной системы, вычисляя невероятно мощными мозгами каждое движение винтика.

Спрячься в холодильник

Тут же автор нам предлагает интересное решение: черное антибликовое покрытие, холодильные системы с принудительным охлаждением поверхности и двигатели: от водородного низкотемпературного до ускорителя масс.

Я выбираю стандартный высокотемпературный двигатель и маневровый любой.

Как выйти в холодильнике на траекторию грузовых маршрутов, если Око Саурона видит тепловой след от струи газа?

Мы будем набирать большую скорость в начале пути (перицентр или апоцентр), после чего нырять в тень небесных тел, входя в режим стелс, или если нельзя, то в любой отдаленной точке нырять в стелс а по мере движения используем маневровые двигатели только чтобы менять траекторию, выходя на нужную.

Структура маневровых двигателей может быть разной:

  • Водородный можно использовать, выпуская охлажденную струю.
  • Высокотемпературный можно уменьшить в размерах и выпускать струю маленькими порциями, разделяя их по времени (как медуза).
  • В ускорителе масс использовать охлажденные пули с диаметром меньше чем 1 см.

А избыток температур с помощью принудительного газового охлаждения или нагревания радиатора и лучистого теплообмена направленно отправлять за границы системы.

При необходимости можно имитировать на поверхности аппарата свет звезд, направляя его в сторону известных обсерваторий.

Победил

Итак, вы не догнали цель, вас увидело Око, и законники уже запрягают лошадей по вашу душу.

Но вы все еще можете победить

Чтобы пиратствовать, не догоняя цель:

  • Установите на траектории или швырните в сторону траектории полета цели мины дистанционного срабатывания со шрапнелью и потребуйте груз, биткоины, корабль или другое.
  • Угрожайте выстрелить в направлении корабля, находясь на курсе корабля.
  • Повредите двигатель.
  • Придумайте сами.

Так как основные пути поставок будут известны, нет сложности чтобы устроить засаду. А высокие массы кораблей при низкой маневренности будут делать их уязвимыми для различных типов атак.

Если законники летят к вам, пусть летят

Пройдет много времени до этого. Вы же возьмите корабль – он будет ценнее груза – и выбросите груз по направлению движения грузового корабля – будет сюрприз для копов, когда они встретят со своим безумным ускорением шрапнель из товаров.

Чем больше облако шрапнели, тем сложнее им увернуться, а если они не потеряют пыл, им все равно придется сравняться со скоростью шрапнели – когда облако приблизится – это сильно их замедлит, если не убьет.

Тем временем можно утащить корабль (подумайте как его скрыть), или украсть все оборудование, часть топлива, а сам корабль направить на полном ходу в базу копов – пусть разбираются с ним, а не с вами.

Роняя кал

Вы победили или все пошло не по плану? Настало время удирать.

Плюньте Саурону в глаз

Возьмите с собой «дымовую шашку», или «кучу блесток» и распылите их вокруг, или раздуйте вокруг корабля огромный «воздушный шар», а после – начните выплевывать свои надутые копии-шары во все направления, и сами притворитесь шаром – пусть ловушки полетят во все направления, имитируя маневренность и массу друг друга – Око не догадается, за каким из десятка, сотни или тысячи ловушек нужно погнать копов.

А если таких пиратов как вы с вами десяток, и каждый применит эту уловку?

Примерно такой принцип используют для сокрытия боеголовок ядерной ракеты во время вертикального пикирования.

Даже если законники в результате поймают одного настоящего, не велика беда – найдете нового напарника.

Война дроидов неизбежна

Законники не станут сжигать кучу топлива, отправляя целые флоты в вашу сторону, не станут вести с вами партизанские войны среди астероидов, не станут играть в кошки-мышки, пытаясь догнать стелс-корабль, заточенный не под прямой вооруженный конфликт, а под скорость, маневренность и скрытность.

Тем более вас много и все вы кинулись в россыпную.

Нет. Они пошлют за вами дроидов!

Если грузовые корабли дороже чем груз, если они беззащитны против пиратов, а отправлять целые военные флоты с сопровождением накладно – грузовых кораблей не будет.

Теперь будет эпоха катапульт.

Груз будут отправлять специальные корабли, выводя контейнеры, начиненные взрывчаткой и грузом, на необходимую траекторию, а на конце будут принимающие корабли. Каждый контейнер может лететь по космосу годами, пока строится нескончаемый поток товаров от одной станции к другой.

По таким торговым нитям будут летать полуавтоматические дроны в режиме полусна, пробуждаясь от подозрительных сигнатур или если какой-то дрон вышел из строя. Эти дроны дешевле, их не жалко, и они эффективнее людей.

Дрон, патрулирующий отдаленные границы системы, или преследующий нарушителя, может делать это годами, потреблять меньше топлива, быть проворнее и выдерживать нагрузку выше 20 g. И их может быть сотни тысяч и даже сотни миллионов.

Пиратам не останется ничего, кроме как красть технологии дронов и использовать для своих темных дел – начнется война роботов, и она, возможно, будет вечна.

Автор: Normal_Mur

Источник

* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js