[Из песочницы] Заблуждения о космических сражениях

Здравствуйте. Это перевод статьи «Misconceptions about Space Warfare» из блога создателя игры Children of dead Earth –наиболее реалистичного космического симулятора на данный момент.

Существует много заблуждений о космосе в общем и в особенности о боях в космосе, и я собираюсь развеять некоторые из них. А еще расскажу, как эти самые космические сражения происходят — шаг за шагом.

Невидимость в космосе

Нулевое заблуждение — нет, в космосе невозможно спрятаться, не говоря уже о том, чтобы использовать невидимость в бою. Это возможно с помощью некоторых гипотетических технологий, но по факту не имеет смысла из-за ограничений по массе и стоимости кораблей.

Зенитные орудия пытаются сбить подлетающие ракеты. Ракеты обозначены красными точками, так как они слишком далеко для того, чтобы разглядеть их невооруженным глазом.

Ракеты

Теперь первое реальное заблуждение. Не будут ли ракеты доминировать в космических сражениях будучи запущенными с расстояния сотни и тысячи километров? Неужели реальный обмен снарядами никогда не произойдет в реальности?

Ответ — нет. Есть преобладающая гипотеза о том, что ракеты скоро будут единственным эффективным оружием в космических сражениях, что подтверждается существующими тенденциями современного вооружения. ПТРК уже перевернули танковые сражения, а противокорабельные ракеты делают то — же самое на флоте. Экстраполировав эту тенденцию мы придем к выводу, что космические сражения в скором времени превратятся в обмен ракетами с дальнего расстояния.

Но это не так. Зенитные орудия и автоматические системы наведения уже смещают баланс в сторону от ракетных атак. Как я предполагал в более раннем посте — военные стратегии в морских сражениях скоро сделают полный круг и вернутся обратно к сражениям линкоров — как в Первой Мировой. Я не говорю, что ракеты бесполезны, наоборот — огромные залпы ракет могут перегрузить любую оборону, и поэтому они остаются в игре.

Канонерка сразу после удара ядерными ракетами. Первый слой разнесенной брони испарился, внутренняя броня светится от жара. Но корабль всё еще функционирует.

Кинетические орудия

Поговорим про ограничения других видов оружия. Огнестрельное оружие использует энергию, запасенную в метательном веществе. Но, из-за низкой скорости снарядов, не может эффективно поражать быстро движущиеся цели, такие как ракеты. Рельсовые пушки, пушки гаусса и лазеры свободны от этого недостатка, но потребляют огромное количество электроэнергии. А потребление энергии по факту оказывается ограничено массой радиаторов. Большая мощность => больше реакторов + больше радиаторов для охлаждения => больше масса => меньше delta-V.

С другой стороны ракеты тоже ограничены по массе. Залп из 100 ракет пробьет любую оборону, но масса этих ракет сделает носитель слишком тяжелым. В конечном счете формула Циолковского указывает насколько эффективными могут быть ракеты и защита от них.
В игре различные виды вооружения оказались удивительно сбалансированными. Нет доминирующего вида оружия — каждый вид может быть сильнее в одной боевой ситуации и слабее в другой.

Броня остыла. Серебристый цвет — остатки разнесенной брони. Обратите внимание на пробоины около радиаторов.

Лазеры

Следующее заблуждение — не будут-ли лазеры править полем боя? Лазеры не страдают от проблем с точностью, характерных для оружия, имеющего снаряды, и лазерный луч движется со скорость света, благодаря чему от него невозможно увернуться. Следовательно лазер — король на поле боя?

На самом деле нет. Лазеры страдают от дифракции ru.wikipedia.org/wiki/Дифракция. Мощность лазеров очень сильно падает с расстоянием и удвоение частоты* не спасает ситуацию. Лазеры имеют намного меньшую эффективную дальность по сравнению с кинетическими орудиями. Но даже не это главная проблема. Если сравнить урон от столкновения с гиперскоростным снарядом и урон от лазерной абляции можно увидеть огромную разницу в эффективности. Там, где снаряд раскалывает и пробивает броню, лазер тратит энергию на испарение, излучение и нагрев окружающей брони. С другой стороны, на небольшом расстоянии, где дифракция уже не является проблемой, лазеры эффективнее кинетических орудий. К сожалению, на такое
расстояние будут подлетать только ракеты.

Но всё-таки лазеры будут полезны даже на большом расстоянии и займут свою нишу в космических сражениях. И эта ниша — уничтожение слабо бронированных частей корабля и отдельных систем. Лазеры смогут выводить из строя торчащие части оружия, ракетные сопла, и что особенно важно, сбивать дронов. Если ракеты имеют мало уязвимых частей, то дроны напротив — имеют выступающее из под брони оружие и радиаторы, уязвимые для лазеров.

Но если говорить о больших кораблях — лазеры могут пытаться пробиться через броню днями напролет без видимого эффекта (я измерил абляцию монолитной брони в одном месте и увидел что её скорость была микрометры в секунду).

Лазерам не сравниться с продолжительным огнем рельсовых пушек.

ИИ

И наконец — не будут ли компьютеры контролировать все аспекты космических сражений?

И да и нет, но по большей части нет. Уже в наше время зенитные орудия управляются компьютерами и в игре прицеливание также происходит автоматически. Всё управление, в котором компьютер могут легко найти локальный максимум, в игре отдано алгоритмам. Но есть множество вариантов событий в бою, где нет очевидной выигрышной стратегии, и это требует принятия решений человеком. Другими словами — игрок и капитан должен выбирать тактику и стратегию в бою. В конечном счете именно принятые решения приведут к победе или поражению.

В игре игроку не придется целиться и стрелять из орудий. Не удастся даже полетать вокруг на дроне. Всё это компьютер может сделать лучше. И сделает. И правда, сможет-ли человек прицелиться в светящуюся точку в 50 километрах и летящую со скоростью 1 километр в секунду?)

Вражеский корабль в 30 километрах. Человек не сможет превзойти компьютер в прицеливании на таком расстоянии. На фоне огни ночного города.

Человек будет принимать высокоуровневые стратегические решения. А в бою отдавать приказы ракетам, дронам и кораблям. Нужно-ли послать ракеты по прямой, или может быть лучше приказать потратить немного топлива на маневры уклонения от зенитных орудий? Нужно-ли сложить радиаторы чтобы уменьшить тепловую сигнатуру и уклониться от ракет? А если это будет стоить драгоценной огневой мощи на несколько секунд? Стоит-ли держать дроны в резерве неподалеку от носителя, или-же приказать им устроить огненный дождь для вражеских кораблей?

А еще — один важнейших выборов состоит в том, что выцеливать на вражеском корабле. Каждая система вражеского корабля симулируется в реальном времени. Реакторы генерируют энергию, радиаторы рассеивают тепло, пушки и турели потребляют энергию. Если хочется обезоружить противника — очевидная цель — это его оружие. Но пушки — сложная цель, если конечно у вас нет лазера. Уничтожение радиаторов может быть альтернативной стратегией — они большие и, следовательно, являются легкой целью. Несмотря на это они неплохо бронированы и могут выдержать множество попаданий.

Разнесенная броня видела и лучшие времена.

Орбитальная механика

Но самое важное в космических сражениях — орбитальная механика. Конечно-же орбитальная механика является главной механикой игры, и даже, хотя это может показаться странным, боя. Когда корабль приближается на дальность поражения своего оружия орбитальная механика теряет свое значение, но все до этого момента зависит от неё.

Скорость сближения и угол входа в бой — 2 главных фактора от которых зависит развитие сражения — целиком определяются способностью капитана использовать орбитальную механику для создания преимущества. Расстояние до ближайшего массивного тела (планеты, луны или астероида) имеет огромное влияние на скорость в бою. В довесок — маневры уклонения до входа в бой могут решающим фактором. Если вы можете заставить противника маневрировать до входа в бой теряя драгоценное delta-V при помощи орбитальных маневров — противник будет действовать менее эффективно в бою. И даже более того — вытянув топливо противника до боя вы сможете победить без единого выстрела!

Уменьшение высоты орбиты в игре на delta-V. Низкая орбита заставляет тратить значительно количество топлива на попытки перехвата и уклонения.

Глоссарий

Некоторые термины сложно перевести дословно не потеряв смысл, некоторые достаточно специфичны. И я считаю необходимым привести их здесь.
Conventional guns — огнестрельное оружие. Орудия в которых скорость снаряду дает запасенная в метательном веществе энергия.

Railgun — ru.wikipedia.org/wiki/Рельсотрон
Coilgun — ru.wikipedia.org/wiki/Пушка_Гаусса
Кинетические орудия — всё вышеперечисленное.
Delta-V (Δv) — характеристическая скорость орбитального манёвра
Whipple shield — разнесенная броня. Наиболее эффективная по массе броня для космических аппаратов. При встрече с наружным тонким слоем брони снаряд дробится (или даже превращается в плазму) а затем его кинетическая энергия поглощается внутренним более толстым слоем брони. en.wikipedia.org/wiki/Whipple_shield
Frequency doubling — удвоение частоты волны лазера в нелинейном оптическом кристалле. Рекомендуется использовать в игре, так как бОльшая частота лазера уменьшает рассеивание в результате дифракции
Point defence — буду переводить как зенитные орудия, так как в русском языке нет более точного определения. В реальной жизни под этим термином подразумеваются малокалиберные зенитные орудия на кораблях Mark_15_Phalanx_CIWS и АК-630.

Комментарии переводчика

Уже долгое время меня раздражает то, что научная фантастика медленно деградирует до фэнтези в космосе. В играх про космос — жидкий вакуум. В фильмах — такое ощущение, что сценаристы вообще не слышали про орбитальную механику. Есть небольшие отдушины: KSP, сериал Expance, картошка на Марсе, но этого мало. И недавно я увидел луч света — статьи lozga об игре Children of dead Earh. Поиграв в неё я могу сказать, что это самый честный симулятор космических сражений на сегодня. Поискав информацию я нашел блог разработчика игры. И мне захотелось перевести эту статью в надежде что она сможет кому-то открыть глаза на бои в космосе.

Мои комментарии по тезисам из статьи и немного сверху

Стелс в космосе невозможен
Да, любое маневрирующее тело будет излучать много тепла и будет обнаружено. Конечно можно замаскироваться под космический мусор, но только если наш спутник не будет ничего делать. Но тогда какой в этом смысл?

Огнестрельное оружие
Скорее всего будет существовать в виде зенитных орудий. Тут оно удобно так как энергия запасена заранее в метательном веществе и не требуется мощных источников энергии для стрельбы.

Что касается увеличения скорости снарядов — уже поступают на вооружение телескопические орудия. Маленький заряд сначала выталкивает снаряд из гильзы, а потом воспламеняется основной заряд. Это позволяет увеличить количество метательного вещества и скорость снаряда не разорвав при этом ствол.

Также скорость снарядов могут повысить термохимические орудия.

Рельсотроны и пушки Гаусса
Могут разгонять небольшие снаряды до огромных скоростей. В космосе такие снаряды не будут тормозиться об воздух и будут очень эффективны.

Лазеры
Автор не учел, что у лазеров может быть импульсный режим работы. Тогда в точке контакта будет не просто испарение вещества, а микровзрывы, что должно повысить эффективность.
Также лазер может применяться для выведения из строя оптики. Думаю любые оптические системы будут комплектоваться автоматическими шторками и светофильтрами.

ИИ
Вопрос в том — будет-ли создана сильная форма ИИ.

Радиоэлетронная борьба
Я согласен с автором, что спрятаться в космосе невозможно — системы наведения всегда будут знать точное направление на вражеский корабль. Но для прицеливания нужно знать еще и точное расстояние до цели. Тут открывается окно возможностей. РЭБ скорее всего сможет исказить данные радара. Насчет лазерного дальномера — не уверен, но если цель будет светить на атакующего лазером, то оптика может пострадать.