Selbstdichtendes Raumschiff

Ich schreibe eine Science-Fiction-Geschichte, in der Raumschiffe aufeinander schießen, wie es üblich ist. Ich verwende viel Handwavium, zB rückwirkungsfreie Antriebe, FTL, Schwerkraftplattierung usw., aber ich möchte, dass der eigentliche Kampf näher an der Realität ist. Die Schiffe beschießen sich meistens mit Raketen aus sehr großer Entfernung, kommen sich aber gelegentlich nahe genug, um sich gegenseitig mit Projektilwaffen zu beschießen, die stark genug sind, um die Rüstung des anderen zu durchbohren.

Ich stelle mir eine mehrschichtige Panzerung für die Raumschiffe vor, die aus mehreren Schichten von Beschichtungen und nicht-newtonschen Flüssigkeiten besteht. Ich möchte auch eine Flüssigkeit/ein Material als Teil der Panzerungsschichten hinzufügen, die, ähnlich wie ein selbstdichtender Fahrradschlauch, die Panzerung gegen Atmosphärenverlust abdichtet, wenn der beschädigte Bereich klein genug ist, indem Taschen verwendet werden, die die innere Schicht des Rumpfes bedecken Stellen Sie sicher, dass ein größerer Schaden, z. B. durch einen Raketeneinschlag, nicht die Flüssigkeit aus dem gesamten Rumpf abfließt, wenn Sie versuchen, ein zehn Meter langes Loch abzudichten.

Gibt es eine Flüssigkeit oder ein anderes Material, das im Vakuum aushärtet und eine Abdichtung schafft, die dicht genug ist, um Kampfmanövern standzuhalten, oder ist eine solche denkbar?

Warum nicht auch Projektilwaffen auf große Distanz einsetzen? Es ist schließlich Raum – kein Luftwiderstand.
Der typische Einsatzbereich in meinem Buch liegt im Bereich von mehreren Lichtsekunden. Wenn ein Projektil die Distanz zum Ziel zurückgelegt hat, hat es sich bereits einige Sekunden lang bewegt und ignoriert die Tatsache, dass Sie nicht einmal seine tatsächliche Position gesehen haben, als Sie die Schüsse abgefeuert haben, wodurch jedes ungezielte Projektil unwirksam und glücksabhängig ist. Selbst auf kürzere Distanzen (10'000 km) braucht es Übergewicht, um ein Schiff mit ungelenkten Waffen zu treffen. Eine Rakete kann sechzig Sekunden lang fliegen und dann immer noch auf das Ziel zielen und es treffen, weshalb dies die primäre Kampfmethode ist.
Es scheint mir, dass es viel wahrscheinlicher ist, jemanden mit einer Projektilwaffe zu treffen als mit einer Raketenwaffe, abgesehen von einigen Technologien im Universum, die mir nicht bekannt sind. Raketen sind leicht zu erkennen, und während sie geführt werden, müssen sie sich entscheiden, ob sie langsam sind oder mit der gleichen Wahrscheinlichkeit verfehlen wie ein Projektil. Auf der anderen Seite können Sie die Bewegung eines feindlichen Schiffes vorhersagen (Umdrehen ist schwierig, bei interplanetaren Geschwindigkeiten) und stattdessen ein fast nicht wahrnehmbares Projektil mit absurder Geschwindigkeit abfeuern.
Stellen Sie sich das so vor: Das feindliche Schiff ist 30 Lichtsekunden entfernt. Sie schießen auf eine imaginäre Waffe, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Bis der Schuss das Ziel erreicht, ist es 60 Sekunden von der Stelle entfernt, an der Sie ihn gesehen haben, als Sie den Schuss abgegeben haben. Wenn es zufällig nur 1 g zu seiner seitlichen Bewegung hinzufügte, legte es 588 m seitliche Entfernung zurück. Um es zu treffen, müssten Sie eine Fläche von ~ 1 Million Quadratmetern mit Projektilen abdecken. Angenommen, ein Schiff ist 100 m lang, 20 m hoch und zeigt Ihnen seine größte Oberfläche, dann werden nur 0,2 % Ihrer Schüsse tatsächlich das Ziel treffen. Skalieren Sie das jetzt auf Entfernungen von 60 Lichtsekunden.
Ich nehme an, mein Punkt ist, dass Projektile zwar eine geringe Trefferchance haben, Raketen jedoch eine noch geringere Chance haben. Geht man von den erwarteten Geschwindigkeiten aus, würde es Tage dauern, bis die Raketen überhaupt ihr Ziel erreichen, an welchem ​​Punkt sie entweder verfehlen (dann müssen sie anhalten, umkehren, erneut beschleunigen und wieder hineinkommen) oder sofort abgeschossen werden. Sie sind teurer, schwieriger herzustellen, langsamer und ebenso wahrscheinlich zu übersehen. Wo ist der Vorteil?
Raketen können sich mit viel höheren G-Kräften fortbewegen als von Menschen besetzte Fahrzeuge. In meiner Geschichte beschleunigen Raketen bei 750 g, was bedeutet, dass sie etwa 20 Minuten brauchen, um dreißig Lichtsekunden zu reisen. Ihre Endgeschwindigkeit beträgt 11000 km/s, über 3 % der Lichtgeschwindigkeit. Sie haben ihre eigenen Ausweichmanöver, die nicht durch menschliche Grenzen der seitlichen Bewegung eingeschränkt sind, was sie in Kombination mit ihrer relativen Geschwindigkeit sehr schwer zu treffen macht. Die meisten Raketen verfehlen ihr Ziel oder werden abgeschossen, aber es braucht nur wenige, um ein Schiff zu zerstören oder lahmzulegen. Die Trefferchance ist immer noch ziemlich gering, aber es ist zuverlässiger, als einen Bereich abzudecken.
Raketen treffen das Schiff auch nicht wirklich; Sie müssen nur nahe genug herankommen, damit ihre Fragmente das Schiff treffen. Ich bin mir nicht sicher, ob HE-Raketen funktionieren würden, ohne direkt auf das Ziel zu sein. Noch wichtiger ist, dass Raketen sich selbst zum Ziel führen, während Projektile nur einen geraden Weg einschlagen.
Bei einer Beschleunigung von 750 g würden die Raketen nach meiner Berechnung 25 Minuten brauchen, um 11.000 km/s zu erreichen. Ebenso lange bräuchten sie, um bei Bedarf zum Stehen zu kommen. Zugegeben, sie müssten nicht anhalten, sie müssten ihre Flugbahn „korrigieren“, während sie fahren, aber bei diesen Geschwindigkeiten und mit einer solchen Beschleunigung glaube ich, dass sie mehr oder weniger nicht in der Lage wären, sich tatsächlich in a „zu führen“. Weise, die nützlich wäre VS. Sprühen eines Bereichs mit billigem Schrapnell. Aber das wird viel zu lang, also werde ich einfach zustimmen, nicht zuzustimmen.
Das Problem ist, dass Rüstungen hart sind und viel Masse haben, während selbstversiegelnde Objekte flexibel und … gummiartig sind. Die beiden lassen sich nicht vereinbaren.
Auch „ ein Zehn-Meter-Loch “ ist groß . Wie 79 Quadratmeter groß. Sie würden in der Umgebung genügend Redundanz benötigen, um dies (irgendwie) auszufüllen, während Sie in diesen Bereichen die Stärke beibehalten.
@RonJohn Ich habe es wahrscheinlich schlecht formuliert. Die Flüssigkeit würde sich in Taschen befinden, damit sie nicht versucht, ein 10-Meter-Loch zu füllen. Was flexibel vs. hart betrifft, so ist die Idee eine mehrschichtige Panzerung, und die Flüssigkeit sollte nur vor dem Vakuum schützen, keinen Schutz bieten, also wäre es nur eine von mehreren Schichten zwischen Panzerungen.
@Onyz Wenn es hilft, sind 100% der aktuellen Feldwaffen, die etwas im Weltraum treffen sollen, Raketen, und 100% der zukünftigen Waffen, die ich kenne, sind ebenfalls Raketen. 0% sind Projektile, weil es auf diese Distanzen viel, viel, viel, viel schwerer ist, mit einem Projektil zu treffen. (Definition der Grenze zwischen Projektil und Flugkörper bei der Lenkung von Flugkörpern)

Antworten (4)

Wasser

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

https://medium.com/starts-with-a-bang/does-water-freeze-or-boil-in-space-7889856d7f36

Manteln Sie Ihr Schiff mit Wasser ein. Die Außenhülle ist nicht isoliert und daher wird dieses Wasser Eis sein. Ankommende Runden verbrauchen ihre Energie, um das Eis zu brechen und zu erhitzen, was gut ist. Erhitztes Eis kann flüssig oder sogar verdampft werden, gibt diese Wärme jedoch schnell an das raumkalte umgebende 100K-Eis ab und regeneriert den Eismantel. Sie könnten etwas Dampf oder Flüssigkeit an den Weltraum verlieren.

Eine metalllose Außenhülle aus mit Kunststoff überzogenem Eis wäre ziemlich cool.

Dies ist eine blühende fantastische Antwort und hat den zusätzlichen Vorteil, dass sie so unverschämt einfach ist, dass Leser eines Buches die Idee nicht kommen sehen würden. Auf Google zu springen und herauszufinden, dass es genau so ist, wie Sie es erklären, würde der Geschichte fabelhafte Glaubwürdigkeitspunkte verleihen.
Das ist eine interessante Lösung. Wasser hat einige Nachteile wie schlechte Komprimierbarkeit, und ich bin mir nicht sicher, ob es weit genug fließen würde, um das Loch vor dem Gefrieren zu bedecken. Vielleicht wären Salzwasser- oder Frostschutzmittel-ähnliche Lösungen erforderlich, um den Gefrierpunkt zu senken und ihm mehr Zeit zu geben, sich vor dem Gefrieren auszubreiten. Es ist definitiv ein interessanter Ansatz, dem ich einige Zeit widmen werde.
Der Weltraum ist wirklich schlecht darin, Dinge zu kühlen - es gibt keine Konvektion und bei 0 ° C sehr wenig Strahlung. Denken Sie an Verdunstungskühlung (die aufhört, wenn Ihr Material fest wird)?
Ein 100-Kelvin-Eisbrocken würde extrem langsam Wärme abgeben. Höchstwahrscheinlich würde es sich stattdessen aufgrund der Anwesenheit von Sternen in der Nähe aufheizen.
@JohnDvorak: Ja: Die Kühlung im Weltraum muss über Strahlungsverluste erfolgen, und daher würde die Außenhülle dies maximieren (und die Strahlungserwärmung durch so maximal reflektierende Sterne minimieren). Die thermische Masse leistet gute Dienste beim erneuten Gefrieren - selbst wenn ein Teil des Eises heiß wird, ist die thermische Masse des Rests groß, und das heiße Wasser kann durch Leitung und Konvektion Wärme an den angrenzenden Rest abgeben. Auch schön für Wasser im Gegensatz zu allem anderen: Selbst wenn es durch wiederholte Stöße stark verflüssigt wird, würde es immer noch in den Rumpf passen, da es sich beim Schmelzen zusammenzieht.
@willk Eigentlich ... Ich vermute, dass häufige Wärmeausdehnung und -kontraktion mehr schaden als nützen.
Dies hat große Probleme in der Nähe von Sternen. Der Stern verkocht das Wasser, mit dem Sie Ihr Schiff ummanteln, wenn Sie sich innerhalb der Frostlinie befinden. en.wikipedia.org/wiki/Frost_line_(Astrophysik)

Wie groß muss das Loch sein, um es abzudichten? Wenn es im Mikro- oder sehr kleinen Maßstab ist, könnten Sie vielleicht ein Pulver mit einem hohen Hausner-Verhältnis verwenden, das dazu führt, dass das Pulver schlecht fließt und "überbrückt" . Unter Vakuum würde der Unterdruck das Pulver aus dem Loch ziehen, bis es sich nicht mehr weiterbewegt.

Ich bin mir jedoch nicht sicher, welche Auswirkungen 0g darauf haben. Ich glaube nicht, dass es jemals untersucht wurde. Ich würde annehmen, dass dicke Flüssigkeiten etwas Ähnliches haben, aber ich arbeite beruflich mit Pulver, also ist das meine Expertise.

Eine andere Sache, die Sie beachten sollten, ist, dass die Zellen einen Totalverlust verhindern, sie aber auch an den Rändern der Zellen anfälliger machen. Dem könnte mit einer schuppenartigen Schichtung der Zellen entgegengewirkt werden.

Es gibt unzählige Geschichten und Filme, in denen eine schleimartige Flüssigkeit verwendet wurde, um kleine Löcher von Mikrometeoriten und dergleichen zu flicken. Wie Sie sagen, ist das je nach Größe des Bruchs ein guter Anfang.
Ich bin mir nicht ganz sicher, wie groß ein Projektil von der Größe einer Pistolenkugel bei relativistischen Geschwindigkeiten den Rumpf angreifen würde, nachdem es durch die Panzerung gegangen ist, aber ich stelle mir Löcher von etwa 2 bis 10 cm vor. Für etwas Größeres müssten die Ingenieure ihren Lohn verdienen. Die Rüstung zu skalieren ist eine nette Idee, ich habe bereits versucht, speziell für die Kanten eine Lösung zu finden. Ich werde mir das Hausner-Verhältnis ansehen, vielleicht bringt es mich auf die richtige Spur.
@SCMorfildur, warum würden Sie etwas so Kleines im Weltraum abfeuern, ist eine Frage für sich, aber nehmen wir eine 9-mm-Kugel (7,5 g) an und verwenden Sie diese Seite , um die Energie der Kugel bei 0,9 c zu finden: 2,36 x 10 ^ 15 Joule. Eine nukleare Explosion von 1 MT setzt 4,18 x 10^15 Joule frei. Ihre 9-mm-Kugel bei 0,9 c entspricht also einer Atombombe von einer halben Megatonne. Aber, wie ich schon sagte, warum sollte man etwas so Kleines feuern? Lassen Sie uns eine M107-Haubitzengranate schicken: 43,2 kg -> 1x10^18J ~ 239 MT. Jetzt kochen wir mit Gas!
@JBH Die Größe des Projektils, das Sie trifft, ist nicht unbedingt die Größe des Projektils, mit dem der Feind Sie treffen möchte, dh jeder Splitter einer Rakete, die Sie abschießen, könnte immer noch einige winzige Fragmente enthalten, die Sie treffen. Offensichtlich möchten Sie einen massiven Treffer haben, um ernsthaften Schaden anzurichten, aber diese Art von Rüstung würde bei einem ernsthaften Durchbruch wahrscheinlich nicht helfen.

Es ist keine Flüssigkeit, aber selbstheilende Materialien werden derzeit auf der ganzen Welt entwickelt - https://en.m.wikipedia.org/wiki/Self-healing_material

Abgesehen davon sind Nanbots meine Lieblingsoption. In großer Zahl sehen sie aus, wenn sie sich bewegen, und als Plus geben sie Ihnen ein zusätzliches Sci-Fi-Feeling (während sie sich immer noch im harten Sci-Fi-Bereich befinden), unter normalen Bedingungen befindet sich zwischen Schotten, aber sobald sie einem Vakuum ausgesetzt sind, haben sie Sensoren, die den Luftdruckabfall erkennen und in Aktion treten, indem sie jedes Loch im Rumpf abdecken (verzeihen Sie das Wortspiel), indem sie sich zum Loch bewegen und entweder an der Schottwand oder aneinander befestigen, bis das Loch ist verstopft.

Sie könnten auch in Tanks mit Rohren gelagert werden, die zur Außenseite des Rumpfes führen. Sobald sie aktiviert sind, bewegen sie sich auf dem Außenrumpf, bis sie den gewünschten Bereich erreichen, je nachdem, welchen Stil Sie sehen möchten, um eine Flutwelle von Nanobots zu sehen, die sich an der Außenseite bewegen Das Schiff, um den an ihm verursachten Schaden zu reparieren, kann eine ziemliche Szene sein.

Nanobots sind immer eine Option, aber für mich fühlen sie sich immer zu sehr wie eine Ausrede an. „Nanobots haben es geschafft“ kann alles erklären. Es ist ein gültiger Vorschlag, aber einer, den ich aus persönlicher Meinung vermeide. Danke für den Hinweis auf selbstheilende Materialien. Es sieht nach einem interessanten Thema aus.
Wie denkst du dann über Nicht-Nano-Roboter? Stellen Sie sich Spinnen vor, die auf dem Rumpf des Schiffes zu dem Loch laufen und flüssiges Metall spucken, das sich verhärtet, wenn es der Kälte des Weltraums ausgesetzt wird, um es zu schließen

Derzeit haben Hubschrauber im Militär eine Blase in der Blase des Gastanks, um Einschusslöcher abzudichten, wie die dünnen, die Sie in Reifen einsetzen. Die Kugel würde durch die erste Blase passieren, die Hitze und der Kontakt von Kraftstoff aus der Kugel, die den Klebstoff passiert, versiegelt das Loch.

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