Satguns - Railgun auf einem Satelliten mit Ausweichfähigkeiten

Es gibt Probleme mit orbitalen Waffen und insbesondere einer orbitalen Railgun.

1: Umlaufbahnen sind vorhersagbar. Sie folgen der Newtonschen Mechanik. Wenn Sie etwas im Orbit treffen möchten, können Sie seine Position zu jedem beliebigen Zeitpunkt berechnen.

2: Umlaufbahnen sind Palindrome. Sobald Sie eine Umlaufbahn berechnet haben, können Sie etwas (z. B. einen Satellitenkiller) in die gleiche Umlaufbahn bringen, die in die entgegengesetzte Richtung geht. Die Umlaufbahn hängt von Masse und Geschwindigkeit des Satelliten ab. Wenn Ihr Satelliten-Killer schwerer als seine Beute ist, kann er sich schneller bewegen als seine Beute und so die gleiche Umlaufbahn in die entgegengesetzte Richtung teilen.

3: Der Shotgun-Ansatz funktioniert im Weltraum. Raketenabwehrsysteme haben alle mehrere Impaktoren, die wie eine Kugelwolke aus einer Schrotflinte herausfliegen. Selbst ein ausweichendes Ziel kann ihnen möglicherweise nicht alle ausweichen.

4: Eine "verbrannte Erde" (verbrannter Weltraum?) Anti-Satelliten-Strategie würde Unmengen von Kies in den Weltraum bringen, um bestimmte Umlaufbahnen von Bewohnern zu durchkämmen. http://www.halfbakery.com/idea/Not-So-Brilliant_20Pebbles#1171766306

5: Der enorme Rückstoß eines solchen energisch abgeschossenen Projektils wird dazu neigen, die umlaufende Satellitenkanone aus ihrer Flugbahn zu stoßen. Die Satelliten-Railgun muss entweder so massiv sein, dass die Rückstoßkraft sie nicht stark bewegt, oder Motoren haben, die dies kompensieren können.

6. Railgun-Schienen werden von den Projektilen und von aktuellen Lichtbögen hart beansprucht – aktuelle Railguns leiden sehr und die Schienen müssen zwischen jedem Schuss von Trümmern gereinigt werden.

Die Lösungen: viele kleine, entbehrliche, billige One-Shot-Railguns, die in einer enormen Vielfalt von stabilen und instabilen Umlaufbahnen gestartet werden.

Jede Railgun würde idealerweise von einer erdgebundenen Railgun oder vielleicht von einem Rockeloonannon-Ballonkanonen-Raketen-Hybrid gestartet werden . Diese One-Shot-Kanonen hätten Graphitschienen (für geringeres Gewicht) und würden mit einem geladenen Kondensator abgefeuert, der einen Schuss mit Strom versorgen könnte. Es wird erwartet, dass die Railgun nach diesem Schuss nach hinten geschleudert wird, wahrscheinlich aus ihrer Umlaufbahn.

Zur Lagekontrolle und zum Zielen der kleinen Railguns mussten vor dem Start Gyroskope an Bord hochgefahren werden. Diese würden kein Manövrieren zulassen, aber eine Drehung zum Zielen der Waffe ermöglichen.

Die Umlaufbahnen wären zahlreich und vielfältig. Herkömmliche Umlaufbahnen für Satelliten würden verwendet, ebenso wie stark elliptische Umlaufbahnen.

von https://earthobservatory.nasa.gov/Features/OrbitsCatalog/page2.php

Diese elliptischen Umlaufbahnen haben den Vorteil, dass sich die ankommenden kleinen Railguns während ihrer Annäherung sehr schnell bewegen – sie werden schwer zu sehen sein.

Man könnte auch kleine Railguns in Mondumlaufbahnen in Betracht ziehen.

Eine Gruppe von Railguns in einem bestimmten Orbitalpfad könnte einen Wächter haben: Der am weitesten vorn oder hinten liegende Wachtposten entlang des Pfads. Wenn ein massiver Satelliten-Killer auf derselben Umlaufbahn kommt, wird der Sentinel sein Projektil auf den Satelliten-Killer abfeuern.

Die Idee ist, dass es zu viele dieser billigen One-Shot-Kanonen geben wird, um sie alle zu bekommen, selbst mit Waffen vom Typ "Pebbles", die ganze Umlaufbahnen außer Betrieb nehmen.

Für das, was Sie schreiben, benötigen Sie anscheinend Satelliten, die "einmal verwendet werden" (Railguns können innerhalb von Sekunden 100 Schnecken verbrauchen).

Das ist gut, weil Sie den Rückstoß nicht "absorbieren" können; Der Impuls muss in einem "isolierten System" erhalten bleiben. Wenn Sie also eine Schnecke in eine Richtung abfeuern, bewegt sich der Satellit in die entgegengesetzte Richtung. kein Weg daran vorbei.

Um einen Rückstoß zu vermeiden, sollten Sie zwei Railguns haben, die identische Projektile in entgegengesetzte Richtungen abfeuern, was wahrscheinlich unpraktisch ist.

Was Sie tun können, ist, die Railgun richtig auszubalancieren, damit der Satellit beim Schießen nicht wild herumwirbelt, und die Tatsache zu akzeptieren, dass er nach dem Gebrauch hilflos aus der Umlaufbahn geschoben wird.

Anmerkung : Aus diesem Grund handelt es sich bei der Satellitenbewaffnung normalerweise um rückstoßfreie Energiewaffen (z. B. Laser).

Um einfallendem Feuer "auszuweichen", haben Sie das entgegengesetzte Problem: Sie brauchen eine hohe Reaktionsmasse, um Ihren Impuls plötzlich zu ändern; Glücklicherweise haben Sie bereits ein schweres Teilsystem „lose gekoppelt“: den Leistungsreaktor.

Sie können Leistungsreaktoren mit (relativ) langen Kabeln anschließen und durch "Wegdrücken" (Sprengbolzen oder komprimierte Gasfeder) Reaktoren mit so viel Kraft wie möglich "ausweichen", ohne die internen Maschinen zu beschädigen. Dadurch bleibt der Massenschwerpunkt fest, aber "zwei Hälften" des Satelliten würden in entgegengesetzter Richtung "zur Seite springen". Bei Bedarf können Sie Teile mit Winden an Verbindungskabeln wieder zusammenziehen und beim nächsten Angriff wiederholen. Es besteht die Möglichkeit, dass ein Kabel getroffen und durchtrennt wird, aber das wäre ein sehr gutes Ziel und kann "einfach" durch redundante Verkabelung verhindert werden.

Ich bin mir nicht sicher, ob Ihre Frage sinnvoll ist, wenn Sie sich die Details ansehen.

• Interkontinentalraketen liefern Spalt- oder Fusionssprengköpfe. Es wurde einiges über konventionelle Sprengköpfe für Prompt Global Strike nachgedacht , aber das wird im Allgemeinen als ineffiziente Verwendung eines teuren One-Shot-Delivery-Systems angesehen.
• Railguns würden kinetische Energiegeschosse oder chemische Sprengstoffe abfeuern. KE-Patronen verlassen sich auf die Masse und Geschwindigkeit des Projektils, hier hilft die zusätzliche Geschwindigkeit einer Railgun wirklich. Chemische Runden sind auf den Füller angewiesen, hier hilft die zusätzliche Geschwindigkeit der Railgun meistens, die Reichweite zu erhöhen.
• Ein kinetisches Orbital-Bombardierungssystem ist ebenfalls auf kinetische Energie angewiesen, aber ein Großteil davon stammt aus der Orbitalenergie des Satelliten. Zuerst wird viel Energie aufgewendet, um den Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen, dann ein wenig, um ihn auf eine Wiedereintrittsbahn zu bremsen. Diese Energie kommt während des Starts vom Raketenmotor und wird dann "gespeichert", während sich der Satelliten im Orbit befindet.

Es könnte also ein wenig Sinn machen, eine Railgun auf einem Sat zu verwenden, um ein KE-Projektil schnell "aus der Umlaufbahn" zu bringen, aber der Knall kommt nicht von der Railgun.

In Bezug auf Ihre Fragen würde das Schießen eines Orbitalziels mit einer Oberflächenkanone auf alle Probleme eines " Supergun " -Projekts stoßen.

• Wenn beim Abschuss die gesamte Energie übertragen wird, kann das Projektil nicht manövrieren, und selbst eine sehr kleine Kursänderung des Ziels führt zu einem Fehlschuss.
• Wenn das Projektil manövrieren kann, ist die Railgun im Grunde die erste Stufe eines Raketensystems. Die Oberstufe(n) müssen in der Lage sein, die hohe Beschleunigung des Starts zu überstehen.

So ist es relativ einfach, den Sat ausweichend zu machen. Ein kleiner Raketenmotor, ein kleiner Panzer, da sind Sie.

Es gibt ein inhärentes Problem mit Ihrer Idee: Railguns mit jeder Art von Reichweite und Schlagkraft sind verdammt groß! Um Ihnen eine Vorstellung zu geben, hier ist eine Illustration eines realen Vorschlags für eine umlaufende Railgun namens " Have Sting ", die eine der verschiedenen Ideen war, die während der Forschungsphase der Strategic Defense Initiative in den 1980er Jahren in Umlauf gebracht wurden:

Habe Sting mit Space Shuttle Orbiter im Maßstab. Illustration von Scott Loather

Die enorme Länge dient dazu, die richtige Armatur für die Railgun selbst bereitzustellen. Das kegelförmige Objekt ist ein kleiner Kernreaktor, der während der Station "Hotel"-Strom liefert und die großen Tracking-Arrays mit Strom versorgt. Die tatsächliche Kampfkraft wurde geschickt bereitgestellt, indem flüssiger Wasserstoff und Sauerstoff an Bord waren. Es sind mehrere Raketentriebwerke zu sehen, die es der Plattform ermöglichen, herumzuschwenken und sich auf das Ziel auszurichten, aber das brennende H2/LOX-Gemisch trieb auch eine große Turbine an, die beim Abfeuern Megawatt Strom für kurze Schüsse lieferte.

Offensichtlich wäre Have Sting im Orbit gut sichtbar und vom Boden aus leicht zu verfolgen, aber die Railgun-Projektile wären in einer Reichweite von Tausenden von Kilometern verheerend, sodass Have Sting theoretisch für seine eigene Selbstverteidigung sorgen und Raketen beschießen könnte, die mit ASAT in den Orbit steigen Nutzlasten.

Jetzt ist Ihre Vorstellung für "kleine" Railguns im Orbit. Während vom Boden aus sogar Schrauben, Muttern und sogar Farbflecken aufgespürt werden können, hat ein Satellit mit der Größe eines „ Cubesat “ (10×10×11,35 cm Kubikeinheiten) eine Masse von nicht mehr als 1,33 Kilogramm pro Einheit ) wird viel schwieriger zu verfolgen sein als „Have Sting“ und kann in großer Zahl gebaut werden.

1U Cubesat-Einheit

Jetzt wird der Anker sehr kurz sein und es gibt nicht viel Platz für Kondensatoren, Tracking-Systeme oder vieles mehr. Aufgrund der geringen Größe und des Mangels an Verbrauchsmaterialien hätten Mikro-Railguns wie diese eine sehr kurze Lebensdauer im Orbit und könnten am Boden gehalten und in Bündeln von 10-100 auf einmal gestartet werden, um bei Bedarf im Orbit verteilt zu werden.

3HE Cubasat. Ein bewaffneter muss vielleicht mindestens so groß sein

Ein solcher Railgun-Satellit ist entweder nur als „Eskorte“-Satellit für einen viel größeren und teureren Satelliten geeignet, der seinen Einzelschuss auf alle sich nähernden, nicht identifizierten Satelliten oder Raumfahrzeuge abfeuert, oder als „Attentäter“, der sich mit einem Schwarm annähert anderen CubeSats und dem Versuch, ein feindliches Raumschiff mit einer Vielzahl von Schüssen zu überwältigen, um alle verteidigenden Satelliten zu töten und jeglichen Panzerschutz zu entfernen, den es möglicherweise hat. Da die Orbitalgeschwindigkeit 7 km/s beträgt, wäre die Menge an kinetischer Energie, die selbst eine Patrone in Kugellagergröße hätte, um Größenordnungen größer als die einer Gewehrkugel. Der Versuch zu feuern und ein Ziel zu treffen, indem gegen die Richtung der Umlaufbahn geschossen wird, bedeutet, dass die Kugel mit der Geschwindigkeit trifft, die die Railgun verleiht + die 7 km/s, mit der die feindliche Plattform kreist.

Kleine Railguns, die in Schwärmen fliegen können, könnten also ein anderes Mittel darstellen, um einen Weltraumkrieg zu führen, aber die Reichweiten, Zeitrahmen und andere Faktoren werden sich stark von dem unterscheiden, woran wir heute denken.