Редактирование: Волшебные ускорения
Перейти к навигации
Перейти к поиску
Внимание: Вы не вошли в систему. Ваш IP-адрес будет общедоступен, если вы запишете какие-либо изменения. Если вы войдёте или создадите учётную запись, её имя будет использоваться вместо IP-адреса, наряду с другими преимуществами.
Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий ниже, чтобы убедиться, что это нужная вам правка, и запишите страницу ниже, чтобы отменить правку.
Текущая версия | Ваш текст | ||
Строка 1: | Строка 1: | ||
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 | 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? == | == И что в этом плохого? == | ||
То что ускорение равно силе тяги, деленной на массу корабля. А сила тяги пропорциональна массе двигателя. Т. | 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: | 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: | ||
Строка 8: | Строка 8: | ||
P = F*V/2 | P = F*V/2 | ||
где | 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). | ||
Переводя всё вышеуказанное на русский | Переводя всё вышеуказанное на русский язык — в реалистичном корабле мы можем иметь либо высокую тягу при низкой скорости истечения (те самые ускорения для убийства экипажа, но при этом чудом выживший пилот через минуту окажется в невесомости и сможет полюбоваться совершенно пустыми баками — потому что рабочее тело тратится с неприличной скоростью), либо низкую тягу при высокой скорости истечения (расходы топлива более-менее вменяемы, но ускорение ощущается только особо чувствительными приборами). | ||
Высокие и длительные ускорения возможны при условии, что у вас в сеттинге есть два [[флеботинум]]а: во-первых, почти неограниченный источник энергии вменяемой массы, во-вторых, материалы безумной термостойкости (либо физические, либо заменяющее их [[силовое поле]]). Потому что вам понадобится не только выделить огромное количество энергии в маленьком объёме корабля, но и потом куда-то это количество энергии стравить. Не испарившись в процессе. Короче говоря, [[Супертопливо]] + [[Суперброня]] = идеальный корабль для убийства экипажа. Хотя вообще угробить сотню подготовленных специалистов можно и более дешёвыми способами. | Высокие и длительные ускорения возможны при условии, что у вас в сеттинге есть два [[флеботинум]]а: во-первых, почти неограниченный источник энергии вменяемой массы, во-вторых, материалы безумной термостойкости (либо физические, либо заменяющее их [[силовое поле]]). Потому что вам понадобится не только выделить огромное количество энергии в маленьком объёме корабля, но и потом куда-то это количество энергии стравить. Не испарившись в процессе. Короче говоря, [[Супертопливо]] + [[Суперброня]] = идеальный корабль для убийства экипажа. Хотя вообще угробить сотню подготовленных специалистов можно и более дешёвыми способами. | ||
== Когда оправдано? == | == Когда оправдано? == | ||
В гражданском | 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 [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%9E%D0%B1%D0%B5%D1%80%D1%82%D0%B0 эффекта Оберта]. Но есть один нюанс — для землеподобных планет 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 течение всего полёта, что позволит сэкономить разом на гравикомпенсаторе и искусственной гравитации (да и для эффекта Оберта уже хватает) {{spoiler|но ценой сумасшедших затрат топлива. Долететь от орбиты Земли до орбиты Марса по Гомановской траектории — ~3 км/с характеристической скорости. Сделать то же самое с ускорением в 1 g, по брахистохроне? ~3127 км/с, правда полёт займёт чуть меньше четырёх суток, а не десять месяцев.}} 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 | 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 | 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. | ||
== Где НЕ встречается == | == Где НЕ встречается == | ||
Строка 25: | Строка 25: | ||
=== [[Литература]] === | === [[Литература]] === | ||
* Артур Кларк. Как бы не единственный случай высоких (1000 g) ускорений в космосе у | * Артур Кларк. Как бы не единственный случай высоких (1000 g) ускорений в космосе у него — Дэвид Боумен во время гиперпрыжка через Монолит. | ||
* «Испытание» Станислава Лема. Пилот Пиркс делает «внешнюю петлю» над поверхностью Луны, 5g делают своё дело. Тот редкий случай, когда всё показано правильно. | * «Испытание» Станислава Лема. Пилот Пиркс делает «внешнюю петлю» над поверхностью Луны, 5g делают своё дело. Тот редкий случай, когда всё показано правильно. | ||
* Айзек | * Айзек Азимов — много… К примеру, «Путь марсиан»: ледяной астероид сам служит источником реактивного топлива для себя же. Но ускорение весьма невелико: лёд просто расколется от высокого ускорения. Кстати, пока на астероид монтируют двигатели, микросотрясений (и микроускорений) хватило на то, чтобы астероид заметно сблизился с соседним, угрожая столкновением. | ||
* Вернор Виндж «Глубина в небе» | * Вернор Виндж «Глубина в небе» — хоть алмазный астероид и очень прочен, даже небольшие коррекции его орбиты связаны со значительным риском раскола. | ||
* Олег Еремин, цикл «Дорога в | * Олег Еремин, цикл «Дорога в небо» — персонажи были бы рады супер ускорениям (все же летать по Солнечной системе надо) но вот физика мешает. | ||
* Laurence E. Dahners серия «[[Ell Donsaii]] | * Laurence E. Dahners серия «[[Ell Donsaii]]» — технически возможность иметь хоть какие ускорения существует пусть и дорого (все космические полеты в серии используют либо традиционные химические движки либо их же аналоги но модифицированные с целью увеличения ресурса (за счет в том числе веса) + возможность передавать топливо порталом но при разнице скоростей сторон портала выше критической — будет дестабилизация портала и все. Для заброски зондов на большие расстояния используется другая технология (но вот пилотируемый аппарат так не отправишь, да и зонду лучше быть небольшим). | ||
* Laurence E. Dahners серия о | * Laurence E. Dahners серия о Gettnor’ах — постоянное ускорение — возможно, и именно так корабли Gettnor Space Industries и обычно и летают (запас рабочего тела на борту не нужен вообще, правда нужен реактор в сотни мегаватт но это не проблема после первой книги). Но вот только гравикомпенсаторов нет, поэтому максимальное ускорение — 5 g (и экипажи специально тренируют чтобы выдержать такое, лежа в креслах), при этом обычно с таким ускорением не летают. При первом дальнем полете когда эвакуировали с астероида астронавтов (прилетевших туда более традиционным образом), наоборот были проблемы с тем чтобы возвращаться на 1 g, они просто отвыкли от гравитации. В 4-й книге у гостей с другой звезды все еще хуже, кроме системы для гиперпрыжка, есть только ЯРД. | ||
* Glynn Stewart, серия «Starship | * Glynn Stewart, серия «Starship Mage» — обычно маршевые двигатели работают на 1g, у торгового корабля - 3g может быть вообще пределом (и при этом экипаж - в противоперегрузочных креслах). У военного корабля может быть и выше (в том числе за счет того что там не ТЯРД а двигатель на антиматерии) до 10g. А что еще взять с сеттинга где искусственная гравитация обычно получается вращением. Еще можно магией (причем магия можно и компенсировать перегрузки) но это почти всегда не выгодно экономически и в основном используется военным флотом, в том числе потому что у них и так куча магов на борту. | ||
=== [[Телесериалы]] === | === [[Телесериалы]] === | ||
Строка 38: | Строка 38: | ||
=== [[Аниме]] === | === [[Аниме]] === | ||
* [[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 | * [[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. | * 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. | ||
Строка 56: | Строка 56: | ||
* Роберт Хайнлайн: | * Роберт Хайнлайн: | ||
** «[[Внутрисистемная космоопера|Внутрисистемные]]» произведения. Как раз то самое 1 g всю дорогу, с разворотом хвостом вперёд посреди пути. Разве что до пяти g при резких манёврах. | ** «[[Внутрисистемная космоопера|Внутрисистемные]]» произведения. Как раз то самое 1 g всю дорогу, с разворотом хвостом вперёд посреди пути. Разве что до пяти g при резких манёврах. | ||
** Смотря какие «внутрисистемные». С постоянным | ** 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… | ||
** А вот в «[[Citizen of the Galaxy|Гражданин Галактики]]» таки сабж. Там корабль с ускорением в 100 g считается медлительным. С другой стороны, им нужно достичь околосветовой скорости, чтобы нырнуть в [[гиперпространство]] | ** А вот в «[[Citizen of the Galaxy|Гражданин 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. | ||
* Д. Вебер, «[[Хонор Харрингтон]] | * 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). И это при том, что секундного сбоя в компенсаторе достаточно, чтобы размазать весь экипаж по задней стенке. Попробуй это потом отмыть. | ||
** Осталось добавить, что в итоге вояки летают на сотнях «же», а беспилотные | ** Осталось добавить, что в итоге вояки летают на сотнях «же», а беспилотные ракеты — и на 50000g. Высокое ускорение в серии аналог высокой скорости — возможность догнать противника или тактически сманеврировать, быстрее уйти на сверхсвет. И легкие корабли в целом имеют несколько бОльшее ускорение чем тяжелые. | ||
* Воробьёв, «Огненное | * 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) | ||
** А | ** А предельное — около 3g и во многом исходя из физиологии. При том мегавраги-ящеры более выносливы и летают на ещё бОльших ускорениях. | ||
* Зорич, «Завтра | * 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. | ||
** У них есть искусственная | ** У них есть искусственная гравитация — они ходят по палубе космического корабля как по проспекту. При этом несложно представить, что 1 g по нормали к полу можно поддерживать и при ускорениях, если изменять значение и вектор искусственного поля в корабле — конструкция корабля держит ускорение и момент от гравитационных установок, жилой объем — как на Земле. | ||
* Mark Kalina «Hegemony» — военные корабли Гегемонии Солнц (но не их главного противника) а также [[Космический истребитель|interceptor’ы]] (уже у всех). Но все равно ускорения не особо большие (у interceptor’ов до 90 g но там полет на бортовом ЯРД это ситуация нештатная и в норме он летит за счет лазерного луча с корабля-носителя). Просто персонал военного флота Гегемонии уже [[Загрузка сознания|не совсем люди]] (тоже самое касается пилотов interceptor’ов). Гражданские корабли могут выдать несколько g, если очень сильно надо. | |||
* Mark Kalina | |||
=== [[Настольные игры]] === | === [[Настольные игры]] === | ||
* [[BattleTech]] | * [[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. | ||
** Хотя возможность поддержания такого ускорения в течение указанного в сапплементах времени и при указанной там же массе | ** Хотя возможность поддержания такого ускорения в течение указанного в сапплементах времени и при указанной там же массе топлива — неизбежно переводит его в категорию волшебных. 1g — это тоже местами безумно много. Всё зависит от длительности. | ||
== Где встречается == | == Где встречается == | ||
Строка 75: | Строка 74: | ||
=== [[Комплексные франшизы]] === | === [[Комплексные франшизы]] === | ||
* [[Звёздные Войны]] | * [[Звёздные Войны]] — ускорения в тысячи g на экране нигде не показаны, но подразумеваются (указаны для многих кораблей в сапплементах). | ||
=== Литература === | === Литература === | ||
* | * «Экспансия» — маразм усугубляется тем, что ускоряться на 10 g тут нормально для ледовоза. | ||
* Павлов, «Лунная | * 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 | * Дивов «Лучший экипаж Солнечной» — тут боевым космолетчикам приходится терпеть четырехкратные перегрузки несколько суток, в чем им помогают специальные скафандры. | ||
* Ефремов «Великое | * Ефремов «Великое Кольцо» — пополам с [[Авторы фантастики не понимают порядок величин]]. Разгон до субсветовой скорости происходит за несколько десятков часов перегрузок порядка единиц g. В реальности на 1 g потребуется около года, а при разгоне за указанное время перегрузки будут тысячекратные. | ||
* Олег Авраменко «Звезды в | * Олег Авраменко «Звезды в ладонях» — для военных кораблей полеты с большими ускорениями — более менее штатный режим. Разведчик «Заря Свободы» вообще рассчитан на разгон до примерно половины скорости света (затем торможение и можно повторить еще раз, а потом рабочее тело кончится). Нужно такое для того что бы подойти к цели не через контролируемую противником джамп-зону. Правда вот когда на «Заре Свободы» из-за диверсии ненадолго отключились гравикомпенсаторы то выжила только спрятавшаяся в разведывательном челноке(у него свои компенсаторы) дочь капитана, которая пробралась зайцем. | ||
=== [[Телесериалы]] === | === [[Телесериалы]] === | ||
Строка 88: | Строка 87: | ||
=== [[Аниме]], [[манга]], [[ранобэ]] === | === [[Аниме]], [[манга]], [[ранобэ]] === | ||
* [[Seikai no Saga]] | * [[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 никак нельзя было разогнаться до субсвета за год на малом ускорении — только за месяц на большом. | ||
{{Nav/Космоопера}} | {{Nav/Космоопера}} | ||
{{Nav/Science fiction}} | {{Nav/Science fiction}} |