Волшебные ускорения

Материал из Posmotre.li
Перейти к: навигация, поиск

Двигатели ревут на форсаже, в глазах у экипажа темнеет от десятикратной перегрузки. Вот только это гражданский космический грузовик (!) класса орбита-орбита (!!!). И это еще не предел — в автоматическом режиме тот грузовик способен разгоняться на 100 g, ибо на нём нет хрупких белковых пилотов, а прочность металлов же абсолютная.

И что в этом плохого?[править]

То что ускорение равно силе тяги, деленной на массу корабля. А сила тяги пропорциональна массе двигателя. Т. е. чем больше мы хотим ускорения — тем большую долю массы съест тот двигатель. Но это еще не все — прочность конструкционных материалов обычно не абсолютная и потому масса силового набора опять растет пропорционально максимальному ускорению. И, наконец, расход реактивной массы опять пропорционален тяге двигателя.

Нет, технологии будущего делу не помогут. Кроме отменяющих (а не дополняющих, как ТО) классическую механику с её F=m*a. Любой двигатель имеет обусловленную технологией производства удельную мощность. Причем для двигателей с высокой скоростью истечения (ионных и плазменных) даже тяга, равная их собственному весу, на земной поверхности будет великим достижением. Дело в том что для разгона килограмма реактивной массы нужно затратить энергию, пропорциональную квадрату той скорости. Потребляемую мощность в идеальном случае можно рассчитать по формуле:

P = F*V/2

где P — мощность в ваттах, F — сила тяги в ньютонах и V — скорость истечения в м/с. Скорость тут не в квадрате, ибо с ростом скорости истечения рабочего тела на ньютон нужно меньше. Легко посчитать что даже при скорости истечения 4000 м/с (близка к предельной для современных ЖРД) для создания тяги в 10 ньютонов нам потребуется 20 киловатт мощности. Повторюсь, это для скорости истечения как у ЖРД и всего ради 10 ньютонов тяги. Повышение скорости истечения потребует пропорционального роста мощности двигателя, т. е. количества энергии, преобразованной в механическую за единицу времени. А энергию нужно, во-первых, произвести, а во-вторых, удержать в рамках двигателя. Сейчас мы не можем сделать ни то, ни другое в сколько-нибудь более эффективно, чем в современном ЖРД. Были экспериментальные ЯРД и есть плазменные двигатели на спутниках. Все они имеют скорость истечения большую, чем у ЖРД, примерно в 2-3 раза (ЯРД) и в 5-10 раз (плазменные), но при этом создают тягу меньше собственного веса (причем сильно меньше в случае плазменников). А ведь скорость истечения даже современного плазменного двигателя (20-30 км/с) тоже не предел мечтаний (грубо можно принять максимальную скорость корабля равной скорости истечения).

Когда оправдано?[править]

В гражданском космофлоте — при двигателях со скоростью истечения, близкой к современным ЖРД. И особенно при взлёте с планет земного типа. Тогда высокие ускорения позволяют минимизировать гравитационные потери и вообще получаются в результате большого отношения массы начальной к конечной. Но опять же без фанатизма — ускорения современных ракет-носителей (не выше 5-6 g на пике), как ни странно, оптимальны. После выхода на орбиту ускорения свыше 1 g могут потребоваться для использования эффекта Оберта. Но есть один нюанс - для землеподобных прибавка от его использования не превышает ~3 км/с. А самое главное, для использования эффекта Оберта хватает опять-таки ускорений современных ракетных блоков (смотри на график для Фалькона-Хэви из примеров). В космосе и при использовании высокоэффективных двигателей (ядерных, термоядерных и т. п.) оптимальны низкие ускорения, но длительное время. В идеале — 1 g в течении всего полёта, что позволит сэкономить разом на гравикомпенсаторе и искусственной гравитации (да и для эффекта Оберта уже хватает). Вдобавок, все земные технологии изготовления всего-чего-угодно, за редчайшими исключениями, рассчитаны на эксплуатацию, хранение и перевозку именно при этом условии.

Кроме того, в ряде сеттингов для попадания в гипер требуется разгоняться до околосветовой скорости — тут высокие ускорения полезны ибо 1 g разгоняться год, а время до прыжка от ускорения зависит уже линейно.

В военном космофлоте высокие ускорения могут быть оправданы, только если основной поражающий фактор пробивает любую броню со щитами, нечувствителен к помехам и при этом летит достаточно медленно, чтобы от него можно было увернуться. В противном случае выгоднее взять больше брони, щитов ПРО и РЭБ. Может показаться, что корабль с большим ускорением сможет навязывать свои условия боя, уходя от превосходящих, но «медленных» сил, но если у нас используется реактивное движение — высокое ускорение плохо совмещается с высокой конечной скоростью (меньше массы под рабочее тело). Наконец, от корабля состоящего только из двигателя, бака и автоматической системы наведения (короче, ракеты) улететь все равно не удастся.

Возражение от космонавтов[править]

Не принимаются. Про эффект Оберта написано выше, про то что для вхождения в атмосферу нужно высокое ускорение - незнание автором предыдущей правки матчасти. Кто хочет поспорить - может попробовать найти в реальности хоть один космический корабль выполняющий маневр схода с орбиты (а не собственно аэродинамическое торможение) хотя-бы на одном g таких нет.

Где НЕ встречается[править]

Увы, таких мало.

Комплексные франшизы[править]

  • BattleTech — дропшипы в космосе летают на 1 g, чтобы обеспечить пассажирам привычную силу тяжести, джампшипы и варшипы обычно не дотягивают и до 1 g и имеют вращающиеся секции.

Литература[править]

  • Артур Кларк. Как бы не единственный случай высоких (1000 g) ускорений в космосе у него — Дэвид Боумен во время гиперпрыжка через Монолит.
  • «Внутрисистемные» произведения Роберта Хайнлайна. Как раз то самое 1 g всю дорогу, с разворотом хвостом вперёд посреди пути. Разве что до пяти g при резких манёврах.
    • А вот в «Гражданине Галактики» таки сабж. Там корабль с ускорением в 100 g считается медлительным. С другой стороны, им нужно достичь околосветовой скорости, чтобы нырнуть в гиперпространство — и желательно побыстрее. Да и то упоминается, что объём двигателя растёт пропорционально кубу ускорения, и патрульный крейсер Гвардии — гроза пиратов, вооруженный до зубов и развивающий 300 g — представляет собой по большей части огромный реактор с прицепленным танкером.
    • Смотря какие «внутрисистемные». С постоянным ускорением — то факельные корабли Ортеги; кажется, единственное произведение, где есть постоянное ускорение и внутрисистемность (и факельные корабли не для антуража) — это «Тяжесть небес», но оно как раз о том, что высокие ускорения — это плохо. А в основном «внутрисистемные» произведения посвящены тяготам «классической космонавтики»: с ускорением 0.3-1g комфортно, но ДОРОГО; с высоким ускорением больно; в свободном полёте тошно…
  • «Испытание» Станислава Лема. Пилот Пиркс делает «внешнюю петлю» над поверхностью Луны, 5g делают своё дело. Тот редкий случай, когда всё показано правильно.

Телесериалы[править]

  • Вавилон-5. Но только если судить по видеоряду сериалов, где офицеры земных кораблей (на которых отсутствуют системы управления гравитацией) во время боя стоят или сидят в совсем не противоперегрузочных креслах. В различных (полу)официальных энциклопедиях «Новам» и «Омегам» приписываются единицы g.

Аниме[править]

  • Gundam, но только UC и CE таймлайны. Даже в мобильных доспехах можно полноценно воевать в обычном мундире либо рубашке и джинсах, на кораблях пилот и вовсе стоит стоймя (в оригинальном сериале — потом выдали удобное кресло). Наконец, в «Старгайзере» раскрыта тема солнечного паруса и разгона до больших скоростей на малом ускорении.
  • Странники. Нормальный космос, нормальные (но немного истеричные) космонавты, в глазах ни у кого не темнеет, даже когда кое-кто сгорая от желания покурить предпринимает таран угрожающего единственной в радиусе миллиона километров курилке спутника. Посадка спасательной капсулы с мусоровоза осталась за кадром, а между тем очень интересно как капсула, вошедшая в атмосферу под явно нерасчетным углом, уцелела.

Реальная жизнь[править]

Где встречается[править]

Литература[править]

  • «Экспансия» — маразм усугубляется тем, что ускоряться на 10 g тут нормально для ледовоза.
  • Павлов, «Лунная Радуга» — хотя книжка в целом весьма твёрдая, присутствует и опять у грузовиков. Причем биография главного героя второй части завязана на испытания корабля совмещающего большую грузовместимость со способностью к высоким ускорениям.
  • Дивов «Лучший экипаж Солнечной» — тут боевым космолетчикам приходится терпеть четырехкратные перегрузки несколько суток, в чем им помогают специальные скафандры.
  • Д. Вебер, «Хонор Харрингтон» — автор попытался обосновать волшебные ускорения, использовав не-реактивный двигатель и инерциальный компенсатор. При этом даже торговцы из какого-то мазохизма используют ускорение в 100 g, хотя при 1 g они бы сэкономили на двигателе (до 100 раз), инерциальном компенсаторе и искусственной гравитации ценой всего 10-кратного увеличения времени полёта (S=a*t²/2).
  • Воробьёв, «Огненное небо» — попытка обосновать необходимостью уворачиваться от «плазменных дробовиков» аспайров. Вот только земной флот строился задолго до получения внятной информации об аспайрах, а ускорение в 2 g у новейших линкоров уже имел. Причем крупные корабли имеют громоздкую вращающуюся секцию в которой экипаж живет во время баллистических полетов, хотя технически способны просто летать с постоянным ускорением в пределах 1 g. (Постоянно не способен, максимум несколько часов, пока не кончиться рабочее тело)
  • Зорич, «Завтра война» — любопытно, что в «трилогии Пушкина» волшебных ускорений скорее не было. Точнее, на 10 g маневрировали истребители, но им требовалось уворачиваться от лазеров и ракет, крупные же корабли разгонялись степенно (насколько можно было судить по повествованию от лица пилота-истребителя). А вот в сиквелах с вбоквелами внезапно оказалось что и звездолеты могут выдать 7 гравов минимум.
  • Ефремов «Великое Кольцо» — пополам с Авторы фантастики не понимают порядок величин. Разгон до субсветовой скорости происходит за несколько десятков часов перегрузок порядка десятков g. В реальности на 1 g потребуется около года.

Телесериалы[править]

  • «Экспансия». См. «Литература».

Аниме, манга, ранобэ[править]

  • Seikai no Saga — приспособленность Ав к жизни в космосе выражается в способности переносить невесомость и перегрузки. Разумеется, во время досветовых межзвёздных полетов (когда собственно Ав и были созданы) ну ни как нельзя было разогнаться до субсвета за год на малом ускорении — только за месяц на большом.