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
Из слов автора понятно, что:
- Коварная дельта V (она же dV) – величина, характеризующая количество увеличения или уменьшения значения скорости. Что понятно, но не совсем
- Запас (он же резерв) dV не dV
- Ускорение dV не dV и не запас dV
- В большинстве случаев пиратские корабли должны иметь запас dV больше чем у цели.
- На каждый метр/секунду ускорения цели, пиратам потребуется 1 м/с на ускорение и еще 1 м/с на торможение для атаки
- Пиратам требуется, более чем в два раза больше dV чем у любой цели, которую они пытаются захватить
- 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
- Скорость цели относительно звезды и скорость пирата ( Vs )
- Скорость сближения ( v )
- Максимальное ускорение цели и пирата ( a )
- Масса цели и масса пиратского корабля ( m )
- Импульс цели и импульс пирата ( p )
- Расстояние между целью и кораблем на момент начала маневров ( S )
- Запас топлива цели и запас топлива пирата ( f )
- Потребление топлива цели и пирата ( c )
- 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 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 топлива, пират на 10/11 хода, держа ускорение равное ускорению цели, тратит (10/11)*20*4 + 20 = ~93 кг топлива
- 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 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 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
- Примерно на 50 секунде полета корабли сравниваются, пират дает ускорение в обратную от сближения сторону (-900 грамм топлива). Корабли состыковываются без единой царапинки
- 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
- 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
- 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
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.
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.
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.
- 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.
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.
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.
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.
Комментарии (22)
walti
04.11.2018 11:01То что вы описываете — больше на терроризм похоже.
Давайте ближе к пиратству — базы для ремонта и проживания, рынки сбыта.
Как вы базу защищать будете, если ее снесет любой разогнанный кусок металла?
Почему у тех же господдерживаемых террористов с материальной базой все хорошо, а у чистых пиратов из Сомали — были байдарки и ничего похожего даже на ракетный катер?saag
04.11.2018 11:21базы для ремонта и проживания, рынки сбыта
Ремонт и проживание в Поясе Астероидов, ремонтироваться там проще в силу низкой силы тяготения(но это не однозначно), жить тоже где-то там — сложнее искать будет всяким органам, рынок сбыта где-нибудь в Маринер-сити на Марсе, туда металлы готовые изделия из них, как то катализаторы для электролиза воды, детали для механизмов и машин, оттуда потребные изделия — лекарства, инструменты, приборы и устройства, либо одноразовый рынок опять же на разных астероидах, нынче здесь, завтра там. Может образоваться такой рынок с таким оборотом металлов в денежном эквиваленте, что Метрополия пожелает возглавить это движение.
JediPhilosopher
04.11.2018 12:10Разумеется координаты базы должны быть самым страшным секретом. Как это обеспечить — другой вопрос.
Например база может быть на поверхности одной из планет. В фантастике обычно встречается ситуация «внутренние планеты — закон и порядок, внешние — бандитская вольница». Вряд ли с Земли сумеют разглядеть, где именно сел корабль на Плутоне.
Как вариант — подлетать куда-то в район базы и дальше разгружать большой корабль (видимый издалека) небольшими шаттлами. Которые должны лететь на маленькое расстояние и вполне могут быть стелсами, как было описано в прошлой статье — с холодными газовыми двигателями, поглощением тепла и т.п.
Normal_Mur Автор
04.11.2018 13:54Терроризм — это запугивание с политическими или религиозными мотивами.
Способы защиты баз:
- Скрыть глубоко внутри астероида.
- Скрыть в вечной тени астероида (где никогда не светит солнце, а, значит, изнутри системы ничего не может прилететь)
- Небольшая база, способная перемещаться непредсказуемо незначительно — чтобы за время полета любого снаряда при небольшом импульсе, даже если не известно о том, что кто-то выстрелил в вас, с 99.99% вероятностью база отклонилась так, чтобы снаряд пролетел мимо. Тут надо заранее просчитать возможные углы атаки, минимальные расстояния атаки и максимальные скорости снарядов.
- Зонтики — заградительные ромбы из любого твердого дешевого вещества, которые при столкновении со снарядом будут отклонять его на достаточный угол. Зонтиками могут быть даже куски метеоритов.
- Малые космические базы внутри трещин и дыр — могут быть рассредоточены по всей системе так, что не будет особого смысла искать — какая база в данный момент обитаема.
- Если полетел за тобой корабль, то можно расставить мины, датчики и турели на границах подступов. А если надо, то и вовремя скрыться.
- Придумай сам — способов бесконечно.
И не забывайте что гораздо тяжелее разогнать на ту же скорость кусок металла в сторону границы системы чем в сторону центра — его будет тянуть назад + чем ближе к планете или солнцу, тем выше притяжение.
Кроме того, учитывай что в мире автора система уже усыпана множеством космических поселений, баз и она заселена людьми чуть ли не полностью — от этого, кстати, и Око Саурона.
У одних пиратов были целые корабли, у сомалийских папуасов были гранатометы и пистолеты ровно потому, что им этого было более чем достаточно.
По этой же причине наши пираты обладают маленькими кораблями с низкой боевой мощностью и более высоким ускорением. Как и байдарки маленькие, незаметные и маневренные.
walti
04.11.2018 14:55Коллеги
пираты, но ведь базу толком скрыть не получится. Начиная с того, что она будет постоянным источником тепла.
Вариант одноразового передатчика, активирующегося после стыковки.
Еще проще — вытащить стержни у реактора — мировому сообществу будет очень не наплевать на дитей. Дня два как минимум.
Космические базы — не маневрирующие хрупкие конструкции, по крайней мере до изобретения анобтаниума. Зарытые в астероид — чуть лучше защищенность при абсолютно известных в любой момент координатах, что в сумме дает туже живучесть.
В такой ситуации, это всеравно что всем одеть ошейники со взрывчаткой и раз в месяц голосованием решать, кому всё.
Разрушение базы по финансовым и энергетическим затратам будет соизмеримо с нажатием кнопки — грубо говоря со стоимостью ведра гаек, высыпанных из шлюза.
Даже если они будут лететь год, а 5 секунд.arheops
04.11.2018 15:12+1Так автор же поставил условия — множество обитаемых баз в системе.
Пойди угадай, пиратская это база или майнеры передислоцировалися.
Не совсем так, ведро гаек надо разогнать и еще попасть. Что в поясе астероидов вобщемто сильно нетривальная задача, поскольку там влияение других астеродов на гайки очень уж хаотично и велико(да и на саму базу тоже).walti
04.11.2018 15:30Вы рассчитываете на то, что с пиратами будут поступать «цивилизованно».
Но вариант «пульнуть болванкой в фашинктон» и потребовать денег (который рано или поздно будет реализован, только это традиционно будет Лос Анжелес) вычеркнет их за пределы женевских конвенций и юрисдикций у фронтира свои законы.
Их будут просто уничтожать ковровыми бомбометаниями. Пусть это будут 20-ти тонные контейнеры с гайками, на который гравитация уже будет действовать меньше.arheops
04.11.2018 15:41Не будут. Под раздачу попадут автоматические майнеры, в результате принявшего решения засудят.
Нельзя просто запулить в пояс астериодов сотню бомб и надеятся, что они долетять до цели. Ну развечто бомбы не простые, а таки дроны.
Там миллиарды мелких целей сбивающих направление снаряда.walti
04.11.2018 15:50Это если известно кто принял решение, а на снаряде стоит знак качества.
Во времена оные пиратов просто вешали на рее, и с точки зрения той логистики, это было эффективно.
Уверен, что в космосе будет тоже самое.
Будет круговая порука, ибо метрополии ( сначала Земля, потом еще подтянутся) будут нещадно отвешивать люлей за бомбардировки планеты, без разбору честный ты корсар или презренный майнер.arheops
04.11.2018 15:51Ну так значит это тоже ж пираты, ну с точки зрения майнеров.
Но это никак не решает проблему попадания одним роем метеоритов(пусть в виде гайки) по другому хаотическому рою.
Просто база не должна быть во внешних слоях потока.
Normal_Mur Автор
04.11.2018 15:49Для 20 тонных контейнеров и 1 грамового первышка ускорение свободного падения (гравитация) действует одинаково.
Если вы выстрелите из пояса астероидов гайку по направлению к звезде с начальной скоростью 2 м/с, у звезды эта скорость может измеряться уже в сотнях тысяч километров, а если вы с Земли запустите гайку со скоростью 20 000 м/с, в поясе астероидов (апоцентре траектории) она может принять значение скорости в 0 м/с.
По этой причине базы пиратов всегда будут в более выгодном положении.arheops
04.11.2018 15:53Не совсем так. В поясе астероидов база имеет значительную скорость по орбите. Вообще маневр падения на звезду ОЧЕНЬ затратная вещь. Ведь надо эту скорость фактически в 0 погасить
Не путайте механику на планете с орбитальной.Normal_Mur Автор
04.11.2018 16:12Вы что-то попутали со скоростями.
Церера, расположенная в поясе атероидов, имеет орбитальную скорость 17,882 км/с.
Венера, расположенная ближе к Солнцу, имеет 35 км/с.
Т.е. видно, что чем дальше от Солнца, тем меньшую скорость нужно иметь для гелеоцентрической орбиты.
А маневр падения на звезду или на планету — это я не про корабль, а про снаряд — что если у вас есть некий враг в центре системы, то ему сложнее вас ранить, тогда как вам очень просто разрушить его оболочку, находясь далеко на переферии.
А чтобы атаковать прямо с поверхности планеты — это надо атаковать с планет без атмосферы, и это уже отдельный разговор.arheops
04.11.2018 23:27Если вы даже со скоростью +50м/с в любом направлении из поля астроидов чтонибудь кинете, не факт что оно вообще покинет поле и уж практически невероятно, что оно упадет на Солнце.
Вот если кинуть против орбитальной скорости со скоростью 500м/с, тогда да, если не столкнется начнет падать на солнце.
Тоесть гайку надо не просто кинуть, а выстрелить ей из ружья.
В любом случае пояс астероидов это не идеальное место, из которого можно поразить чтото внутри. Слишком много вокруг тел, с которыми можно столкнуться и которые надо учитывать при расчете.Normal_Mur Автор
04.11.2018 23:41Это Вы правильно заметили про тонкости стрельбы.
А насчет места атаки: может и не идеальное, но пояс астероидов обладает довольно низкой плотностью.
walti
04.11.2018 16:28Контейнер можно выпустить за поясом ;)
Смысл в том, что это будет относительно дешево и доступно, иначе не будет самого пиратства.
Normal_Mur Автор
04.11.2018 15:15Скрыть можно все, важно лишь захотеть скрыть: достаточно установить огромный тонкий слой экранирующего вещества (парус), которое бы отражало все излучения в обратную от центра системы сторону.
На самом деле можно придумать массу технических и простых решений, нужно просто подумать. Не верю что только я могу догадаться до таких идей. А в мире людей просто сотни миллионов, которые умнее меня и которые могут придумать что-то лучше.
Так что, господин пират, не стоит говорить о невозможном, давайте говорить о возможностях.walti
04.11.2018 15:44Это если использовать данную базу для незаконных генетических экспериментов.
если это будет транспортный хаб, пусть и пиратский, то сам трафик выдаст базу с головой.Normal_Mur Автор
04.11.2018 16:03Это хорошее замечание.
При этом оно не исключает такую возможность, но увеличивает сложность сокрытия.
Чтобы этого избежать, можно:
1) Установить экран да достаточно большом расстоянии, чтобы область поиска была большой настолько, чтобы редкие тепловые сигнатуры сливались с прочими источниками тепла (например, потоком кораблей).
2) Расположить неподалеку в качестве прикрытия базу шахтеров.
3) Уничтожать тех, кто не соблюдает режим стелс.
4) Составлять базу из кораблей по модульному типу, чтобы в короткое время, в течение недели можно было разлететься по норам, если базу рассекретили.
5) Другое.
Моя позиция неизменна: возможностей не счесть.
Normal_Mur Автор
04.11.2018 16:20Еще можно просто расположить такие экраны на траектории поставок как можно ближе к наблюдателю, при этом чтобы наблюдатель не догадался. Чем ближе, тем меньше нужно таких экранов.
saag
04.11.2018 16:48+1А какие законы в Поясе?:-) А вообще на месте будущих майнеров, пиратов, проповедников Черного Абсолюта, спиртоносцев и прочих контрабандистов я бы подсуетился уже сейчас, Церера, Психея, Амон, Эрос и другие интересные с точки зрения майнинга и добычи энергоресурсов в виде воды известны, на Церере пора заправку открывать с бассейном, блэкджеком и роботессами:-)
UPD. Полагаю должен вырасти спрос на такие специальности как «Робототехника»
saag
Может быть так, но скорее пираты будут красть самих дронов, перепрограммируя их и далее по тексту:-) Таким образом Империя послав дронов-киллеров в Пояс Астероидов через какое то время обнаружит, что дроны служат вовсе не ей…