Sind nuklear angetriebene Schrotflinten lebensfähig?

Die Leute haben keinen Spaß mit dieser Frage ... Lasst uns Spaß haben ...

Machen wir eine unverschämte, aber völlig normale Annahme in der Welt von SciFi:

• Jedes 100-Gramm-Pellet besteht aus einer bemerkenswerten Legierung aus Unobtainium und Adamantium, deren Ergebnis völlig unzerstörbar ist, wenn es einer thermonuklearen Explosion von 100 MT ausgesetzt wird. Sie könnten ein wenig leuchten, was cool anzusehen wäre, aber sie sind unzerstörbar. So sagen wir alle.

Unsere Anti-Flotten-Waffe (nennen wir es eine Doomsday-Bombe, denn sie wird jeden in der Nähe verletzen, Freund oder Feind) kann bis zu 417 PJ (yup, Peta-Joule) Energie auf einmal freisetzen. Admiral Humbug hat diesen Sauger mit etwa 5.000 unserer schicken Pellets gefüllt.

Das sind ungefähr 83 TJ pro Pellet (wir werden Verluste aufgrund von Zwischenräumen zwischen Pellets, Unvollkommenheiten, bla, bla, bla vollständig ignorieren. Wir suchen hier nach der idealen maximalen Geschwindigkeit). Wenn ich mich richtig an meine Mathematik erinnere...

Joule =$\frac{1}{2}\times m\times v^2$

Was bedeutet, dass unsere fiesen kleinen Pellets mit 40,7 km/s gebucht werden. Es ist scheiße, mein Feind zu sein!

Probleme

• Der Weltraum ist groß. Die Wahrscheinlichkeit, dass Schiffe besonders nah dran sind, ist gering. Das bedeutet, dass Sie einen GROSSEN Boom mit VIEL Pellets benötigen. Streubomben sind in der Regel nur im Nahbereich sinnvoll. Wie nah sind die Schiffe also realistisch? Wenn sie sich nur wenige Kilometer entfernt befinden (ungefähr eine Berührung nach Weltraumstandards), ist dies effektiv. Wenn sie 10.000 Klicks voneinander entfernt sind, ist das praktisch nutzlos.

• Schiffe müssen so konstruiert sein, dass sie Schläge einstecken, wenn sie durch den Weltraum fliegen. Es gibt Staub und Trümmer (Asteroiden sind kleiner als Kilometer, wir kümmern uns im Allgemeinen nicht um die kleinen Kerle) und Ihr Schiff muss eine Möglichkeit haben, das Stampfen zu ertragen (Schilde oder Panzerung). Was auch immer das ist, es wird einen Teil, wenn nicht die gesamte Energie Ihres Pellets absorbieren. Dies ist ein Problem, das nur Sie lösen können ... Wie viel Masse kann Ihr Schiff angesichts der "Reisegeschwindigkeit" Ihres Schiffes und der obigen Gleichung aushalten? Sehr vereinfacht (dh ich gehe davon aus, dass Sie bei "Reisegeschwindigkeit" nicht durch das verletzt werden können, was Sie "normal" treffen), berechnen wir ... Reisegeschwindigkeit im Quadrat$\times\frac{X}{2}$= 83 TJ, lösen Sie nach X auf. Wenn X größer als 50 Gramm ist, ist dies nur teilweise wirksam. Wenn es mehr als 100 Gramm wiegt, ist diese Bombe nur ein Partygeschenk.

• Denken Sie daran, dass diese Bombe in allen drei Dimensionen explodiert. Es gibt keine Möglichkeit, die Energie nur in eine Richtung zu zwingen. Das heißt, es ist nur als "up yours!" Bombe (z. B. Sie werden den Kampf verlieren, also werden Sie Ihren Feind mitnehmen). Sie könnten argumentieren, dass Sie es einstellen und rennen werden, aber würde Ihr Feind nicht folgen?

• Denken Sie schließlich daran, dass Ihre Energie auf alle Pellets verteilt wird. Das Hinzufügen von mehr Pellets bedeutet weniger Energie pro Pellet. Es ist ein Balancespiel, denn um die ganze Energie zu bekommen, muss man die Bombe vollständig umschließen. Das heißt, es werden mindestens zwei "Pellets" benötigt (zwei Hälften einer Kugel). Lassen Sie sich nicht von der Idee „Was ist, wenn ich 100.000 Pellets habe! Dann spielt die Entfernung keine Rolle!“ einfangen. aber sie würden wahrscheinlich einfach von den Schiffen abprallen, weil sie jeweils 1/20 der Energie haben.

Dies war ein echtes Waffendesign, das in den 1980er Jahren in Betracht gezogen wurde und voraussichtlich Pellets in einem ziemlich fokussierten Strahl mit bis zu 100 km / s antreiben sollte.

Berichten zufolge können bis zu 5 Prozent der Energie eines kleinen Nukleargeräts in kinetische Energie einer Platte umgewandelt werden, vermutlich durch Verwendung einer Kombination aus explosiver Wellenformung und "Kanonenrohr" -Design, und Geschwindigkeiten von 100 Kilometern pro Sekunde erzeugen Abstrahlwinkel von 10-3 rad*. (Der Chamita-Test vom 17. August 1985 beschleunigte Berichten zufolge eine 1-Kilogramm-Wolfram/Molybdän-Platte auf 70 Kilometer pro Sekunde.† ) Wenn man sich dafür entscheidet, 10 Strahlen durch eine einzige Explosion anzutreiben, werden Ziele in einer Entfernung von 2.000 Kilometern mit einem Kill angegriffen Energie von 40 Kilojoule pro Pellet (ein Pellet pro Quadratmeter), dann würde ein solches Gerät einen 8-Kilotonnen-Sprengstoff benötigen und zufällige Beschleunigungen des Ziels, wie z. B. eines manövrierenden Wohnmobils oder Satelliten, von bis zu 0,5 g (5 m /s2).‡

Die Ausgangsplatte für jeden Strahl in diesem Casaba-ähnlichen Gerät würde nur 32 Kilogramm wiegen, müsste aber in winzige Partikel fraktioniert werden, um eine wirksame Waffe zu sein – 4 Millionen gleichmäßig verteilte Pellets, um eines pro Quadratmeter bei einer Reichweite von 2.000 Kilometern zu produzieren. Wenn solche Pellets gleichmäßig hergestellt werden könnten, was höchst fragwürdig ist, dann würden sie bei einer Geschwindigkeit von 100 Kilometern pro Sekunde jeweils 8 Milligramm wiegen, 40 Kilojoule Energie tragen (die Energiemenge in 10 Gramm Sprengstoff) und 2.000 Kilometer in 20 Sekunden zurücklegen. Solche Hypervelocity-Fragmente könnten eine dünne Metallplatte leicht durchschlagen und verdampfen und könnten strukturelle Schäden an großen weichen Zielen wie Satelliten und weltraumgestützten Sensoren verursachen, aber sie hätten nur eine geringe Wahrscheinlichkeit, ein kleineres Wohnmobil zu treffen oder es bei einer Kollision sogar zu deaktivieren ist aufgetreten.§

http://www.projectrho.com/public_html/rocket/spacegunconvent.php

Eine etwas ausführlichere Beschreibung gibt es hier:

„Angeblich können bis zu 5 Prozent der Energie eines kleinen Nukleargeräts in kinetische Energie einer Platte umgewandelt werden, vermutlich durch Verwendung einer Kombination aus explosiver Wellenformung und „Kanonenrohr“-Design, und eine Geschwindigkeit von 100 Kilometern pro Sekunde erzeugen und Strahlwinkel von 10^-3 Radiant: (Der Chamita-Test vom 17. August 1985 beschleunigte Berichten zufolge eine 1-Kilogramm-Wolfram/Molybdän-Platte auf 70 Kilometer pro Sekunde. t) Wenn man sich entscheidet, 10 Strahlen durch eine einzige Explosion anzutreiben, in Eingriff Ziele in einer Reichweite von 2.000 Kilometern mit einer Tötungsenergie von 40 Kilojoule pro Pellet (ein Pellet pro Quadratmeter), dann würde ein solches Gerät einen 8-Kilotonnen-Sprengstoff erfordern und zufällige Beschleunigungen im Ziel tolerieren, wie z. B. ein manövrierendes Wohnmobil oder Satellit, von bis zu 0,5 g (5 m/s2).*

Atomsprengköpfe der dritten Generation könnten auch als Treiber für extrem starke HEAT- oder Explosively Forged Projectile (EFP)-Waffen verwendet werden, die einen Metallklumpen oder einen Hochgeschwindigkeitsstrahl aus flüssigem Metall auf das Ziel abfeuern (nützlich zum Zerschmettern gepanzerter Ziele oder Sprengen von Monden und Asteroiden).

Die fortschrittlichste Version dieser Idee war die „ Casaba-Haubitze “, die einen sternförmigen heißen Plasmastrahl in einem engen Winkel ausstieß und laserähnliche Energie ohne die Masse und die Kosten all dieser Lasermaschinen lieferte. Das Gerät würde der "Impulseinheit" eines ORION-Kernimpuls-Raumfahrzeugs ähneln, einen Großteil der Energie des Geräts durch ein kleines Loch in einen "Füllkanal" leiten und die Energie verwenden, um eine Materialplatte zu verdampfen, um das energetische Plasma zu werden:

Die Pulseinheit ORION. Nukleare Geräte, um die Energie der Explosion zu bündeln, würden diesem ähneln

Wenn Sie also Nukleargeräte verwenden, um Materialien oder Energie in ein Ziel zu "treiben", können Sie Atomwaffen auf größere Entfernungen im Weltraum einsetzen (unter Umgehung des umgekehrten quadratischen Gesetzes) und die gewünschten Zieleffekte erzeugen, z Komponenten (eine "nukleare Schrotflinte"), das Aufbrechen harter Ziele (HEAT- und EFP-Waffen) und sogar das Sprengen von Zielen mit laserähnlicher Energie (Casaba-Haubitzen).

Wähle deine Waffen.

Eine nukleare Explosion ist eine schlechte Wahl für diese Anwendung.

Bei einer nuklearen Explosion in der Atmosphäre geht die Energie größtenteils in die Erwärmung des Gases der Atmosphäre. Das erhitzte Gas dehnt sich heftig aus. Dies erzeugt die Stoßwelle und die Pilzwolke. Es würde definitiv Schnecken auf seinem Weg beschleunigen. Aber im Weltraum gibt es kein Gas zu erhitzen, nur die Materialien neben der Explosion. Ein Großteil der Energie wird in den Weltraum abgestrahlt. Das verdampfte Material der Bombenhülle erzeugt eine schwache Druckwelle.

Stellen Sie sich eine normale Schrotflinte vor, die aus der Schrotflinte kommt. Es wird durch expandierendes Gas aus dem Sprengstoff in der Hülle angetrieben.

Sie könnten dies im Weltraum nachbilden, indem Sie einen Sprengstoff verwenden, der sich selbst in eine expandierende Gaswolke verwandelt, die dann ihre kinetische Energie auf die Granaten überträgt und sie beschleunigt. Zum Beispiel ein Fass mit Schwarzpulver.

Wenn Sie eine nukleare Explosion verwenden möchten, sollten Sie Ihren Sprengsatz mit etwas umgeben, das die Energie Ihrer Explosion einfängt und in kinetische Energie umwandelt, die sich idealerweise schnell als Gaswolke ausdehnt. Dieses Beschleunigungsgas wird dann Ihre Granaten antreiben und beschleunigen.

Ein Komet würde gut funktionieren, um die benötigte schnell expandierende Gaswolke zu erzeugen.

Nach der Denkweise von JBH:

Als Sie sagten , denken Sie daran, diese Bombe geht in allen drei Dimensionen hoch , scheint mir, dass dies der wahre Kern des Problems der Weltraumkriegsführung ist. Strategen denken zu niedrigdimensional, zu 21. Jahrhundert. Nein, der moderne Stratege wird mindestens vierdimensional denken.

Wie kann man also eine nuklearbetriebene Schneckenbombe in der Weltraumkriegsführung einsetzen? Nun, jeder kennt Zeitreisen. Weißt du, Schleuder um die Sonne: Wenn du genug Geschwindigkeit aufnimmst, bist du in der Zeitschleife. Wenn Sie dies nicht tun, sind Sie frittiert. Nun, die Kampfstrategen der Space Patrol tun dies mit flottenzerstörenden Bomben. Es ist eine Bombe, also ist es ihnen egal, ob einer oder zwei gebraten werden!

Das lange und kurze geht so: Langstreckensensordaten in Verbindung mit Daten, die von Sensoren der Außenrandbefestigung gesammelt wurden, alarmieren das Oberkommando über Position, Geschwindigkeit, Flugbahn und Herdenanordnung feindlicher Schiffe. Lassen Sie den Kampfcomputer eine Weile mit diesen Daten arbeiten und starten Sie die 4D Fleet Busters!

Diese großen Raketensysteme, die immer in Bewegung sind und auf Befehle warten, werden nun auf die Sonne zubeschleunigen. Bei Annäherung an die vorgegebene Geschwindigkeit schleudern die Raketen um die Sonne und treten in die Zeitschleife ein! BAMM!! Sie verschwinden von allen feindlichen Verfolgungssensoren (die ohnehin für etwa 15 bis 20 Minuten nichts von ihren Kursänderungen wissen würden).

Gemäß van Wobblers Gleichung fallen die Raketen zum richtigen Zeitpunkt aus der Zeitschleife und – und das ist der Schlüssel zur modernen Weltraumkriegsführung – treten wieder in normale Zeit und Raum ein, genau in der Mitte des feindlichen Schiffes! !!

Stellen Sie sich vor, wenn Sie so wollen: Subleutnant Skwlarklann vom Evil Space Empire macht ihre routinemäßigen Runden durch die technische Abteilung der IHD Panthera, in scharfer und patriotischer Erwartung des bevorstehenden Überraschungsangriffs auf das Sternensystem des unbedeutenden Feindes.

Sie nimmt einen wohlverdienten Schluck von ihrem Latte Macchiato, stellt die Tasse ab und schaut hinauf zum mysteriös pulsierenden Crystal Warp Drive Actuator (TM) in der großen Arkade der technischen Abteilung. Plötzlich gibt es einen starken Luftstoß und ein feuchtes pfffffp! Vor der Vision des verblüfften Unterleutnants ist ein seltsam aussehendes, langweiliges Metallgerät mit einem groben Bild des lieben Führers in seinem Gewerkschaftsanzug aufgemalt, der eine unhöfliche Geste macht und eine Sprechblase mit der Aufschrift Phuck the Empire!!!

Bevor irgendjemand reagieren kann, BBBBBBBBOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOMMMMMMMMMM!!!!!!!!!!!!

Der kleine nuklearbetriebene FleetBuster Mark VII (zum Patent angemeldet) schleudert ein paar Tonnen Adamantium-Unobtanit-Schrapnellsplitter in alle Richtungen, lähmt die technische Abteilung vollständig, schädigt die Umweltsysteme kritisch und deaktiviert die künstliche Schwerkraft und Lagekontrolle des armen belagerten Panthera! Große Splitter schlagen durch Decksplatten und mittelstarke Schotten gleichermaßen. Die Schilde und die schwere Panzerung des Schiffs sind gegen einen Angriff von innen nutzlos .

Da alle Großkampfschiffe und Träger zerstört oder irreparabel außer Gefecht gesetzt sind, kann die Outer Rim Defense Force problemlos alle kleineren Unterstützungsschiffe und Kampfflugzeuge beseitigen.

Also ja, sehr effektive Anti-Flotten-Waffe! Timing ist entscheidend!

Wie kann man sich gegen einen solchen Angriff wehren? Das ist vielleicht gar nicht so einfach!

Mit dem richtigen Design würden Ihre Geschosse eine beträchtliche Geschwindigkeit erreichen, aber ich bezweifle, dass es eine effektive Waffe wäre.

Stellen Sie sich die Schnecken als Miniatur-Orion-Raumschiff vor, ein Konzept, das sehr gut entwickelt ist und höchstwahrscheinlich funktioniert. Der Trick wäre, die Druckplatten optimal zu gestalten, und das würde eine ziemlich hochwertige Technik erfordern.

Grundsätzlich möchten Sie, dass die Schnecken so nah wie möglich an der Nuke sind, damit sie so stark wie möglich beschleunigen, aber das kostet Sie eine Menge Schnecken und erfordert eine massivere Schubplatte. (Die "Schubplatte" ist der Teil der Schnecke, der dafür verantwortlich ist, die nukleare Explosion auszuhalten und ihren Impuls zu absorbieren.) Es ist schwer zu sagen, wo das optimale Design liegt.

Ich vermute, dass Sie in einem solchen Fall so etwas wie eine Ablatorplatte entwerfen würden, bei der die Fläche der Platte in Richtung Nuke wegkocht und das freigesetzte Gas einen Teil des Schubs liefert.

Sie könnten mit der nukleargepumpten Röntgenlaser-Idee, die für das ursprüngliche Star Wars-Projekt entwickelt wurde, besser abschneiden. Es ist eindeutig schwieriger, das zu tun, als das Verteidigungsministerium in den 80er Jahren dachte , aber dafür ist Forschung und Entwicklung da.

Die Schrotflintenkugeln würden durch die Nuke zerfallen.

Der Siedepunkt von Eisen liegt bei etwa 3.000 K.

Die Temperatur eines Bereichs direkt neben einem Nuke-Explosionszentrum kann dies leicht um zwei Größenordnungen übertreffen , wahrscheinlich mehr im Weltraum.

An diesem Punkt haben die Schnecken wahrscheinlich aufgehört, ein Gas oder vielleicht sogar ein Plasma zu sein.

Das wäre die nützlichste ... äh, ineffizienteste Waffe, die es je in der Geschichte der Weltraumkriegsführung gegeben hat. Selbst wenn die Schnecken intakt wären, wäre jedes Ziel entweder weit genug entfernt, um den Hinweis zu verstehen, dass es die Richtung ändern sollte (was dazu führt, dass Sie es vollständig verfehlen), oder nah genug, dass die Atombombe mehr Schaden anrichtet als die Schnecken.

Gegen einen Planeten wäre das Schneckenplasma die geringste Sorge. Die Atombombe könnte Schaden anrichten, aber die Schnecken nicht.

Im Weltraum sind Projektile nur dann gute Waffen, wenn sie geführt werden. Andernfalls führt bereits die kleinste Änderung der Flugbahn dazu, dass ein Projektil verfehlt. Und du wirst diese Schnecken nicht führen können.

Eines der Probleme, die ich bei einer nuklearkinetischen Schrotflinte sehe, wenn man davon ausgeht, dass die Ingenieure von Muppet Labs ..., äh, ich meine, die Forschung und Entwicklung können das schaffen, ist, dass diese Dinger so lange weiterlaufen, bis sie etwas treffen.

Wenn sie ihr primäres Ziel verfehlen, werden sie weitermachen, bis sie schließlich durch eine Art Reibung gebremst werden. Ich gehe davon aus, dass nach dem Frieden immer noch Pellets herumfliegen werden.

Langfristige Waffen, über die Sie keine Kontrolle haben, sind im Weltraum keine gute Idee.

Eine vorgeschlagene Waffe besteht darin, ein paar Splitterbomben (ähnlich dem, was Sie vorgeschlagen haben) an mehreren Stellen in der Erdumlaufbahn zu zünden. Dies würde nicht nur die meisten unserer Satelliten zerstören, sondern auch verhindern, dass neue aufgestellt werden. Es könnte auch verhindern, dass die Raumfahrt stattfindet, bis die Umlaufbahnen von Trümmern gesäubert sind.

Ich möchte ein wenig auf der Antwort von @JBH aufbauen .

Eines der Hauptprobleme, die dort und in den Kommentaren erwähnt werden, ist, dass, wenn Sie möchten, dass die Pellets eine "geformte" Richtung haben (um ihre Ausbreitung und Energie effizienter zu fokussieren), sie etwas mit größerer Masse zum Abstoßen benötigen würden. Newtons Buzzkill eines Gesetzes bedeutet, dass im Weltraum genauso viel Energie nach hinten (weg von der gewünschten Form) wie nach vorne übertragen würde, sodass sogar eine Art Rückplatte mit enormer Geschwindigkeit direkt auf Sie zurückfliegen würde. Wie könnten wir also vermeiden, uns buchstäblich ins Gesicht zu schießen?

Lassen Sie uns etwas von unserer Unobtanium-Legierung verwenden, um einen massiven "Kern" für den Sprengkopf zu schaffen. Es wäre riesig im Vergleich zu den Pellets, wahrscheinlich torpedoförmig mit einem Motor auf der Rückseite, um es in Richtung des Ziels zu treiben. Dann hätte es statt einer einzelnen kugelförmigen Ladung einen Ring aus ihnen um den Kern. Der Punkt ist, den Kern zum Zentrum der Explosion zu machen, die er gut absorbieren würde, denn das ist es, was Unobtanium tut. Wenn die "Rückwand" für die Explosionen in der Mitte ausbalanciert ist, würde sich die Nettokraft aufheben und nirgendwo hingehen .

Welche Einschränkungen hätte dies also? Nun, es wäre ein etwas komplizierteres Design für einen, und es würde Ihnen einen Ring aus Projektilen anstelle einer Kugel geben , aber das könnte eine gute Sache sein, denn dann müssen Sie sich keine Sorgen machen, sich selbst oder Ihre Verbündeten zu erschießen. Das Zielen/Positionieren wäre etwas komplizierter als nur eine dumme Bombe, aber es würde Ihnen immer noch erlauben, sie so zu winkeln, dass sie eine gute Anzahl von Zielen treffen würde.

Der Bonus ist, dass Sie den Kern später auch bergen und mit einem neuen Sprengkopf präparieren könnten (Unobtanium ist schließlich nicht billig, sonst würde es Affordium heißen).

Hier ist ein schreckliches Diagramm von dem, was ich meine:

Das könnte funktionieren

(Wenn Sie das Design ein wenig ändern)

Das vom OP beschriebene Gerät ist im Grunde eine nukleare Weltraumhandgranate. Wie andere angemerkt haben, ist dies problematisch, da der Raum groß ist und daher eine Granate, die tatsächlich für den Feind gefährlich ist, wahrscheinlich auch für Ihre eigene Flotte sehr gefährlich sein wird.

Entwerfen Sie also einen Nuclear Space Claymore

Der Pascel-B- Atomtest war eine unterirdische Nuklearexplosion, die einen Ein-Tonnen-Schachtdeckel mit mehrfacher Fluchtgeschwindigkeit in die Luft schleuderte. Es wäre das erste von Menschenhand geschaffene Objekt im Weltraum gewesen, wenn es auf dem Weg nach oben nicht durch Luftwiderstandskräfte verdampft worden wäre.

Im Weltraum würde das Projektil diese Widerstandskräfte nicht erfahren und sich stattdessen mit enormer Geschwindigkeit in die Richtung bewegen, in die Sie es abgefeuert haben.

Bauen Sie also ein langes, dickes, hohles Rohr. Platzieren Sie an einem Ende eine Atombombe und am anderen eine große Stahlplatte. Fügen Sie Verunreinigungen in Ihre Stahlplatte ein, so dass sie beim Aufprall zerbricht und sich in Tausende winziger Hochgeschwindigkeitsgeschosse verwandelt.

Ein Großteil des Rohrs wird in eine sich ausdehnende Wolke aus überhitztem Gas umgewandelt, die mit unglaublicher Energie auf die Stahlkappe prallt. Die Kappe bricht auseinander und wird in die Richtung geschleudert, in die Sie sie gerichtet haben .

Die Tatsache, dass Sie damit zielen können, macht es zu einer brauchbaren Waffe.

Raum Claymore. Hat einen schönen Klang.

Einfach gesagt, nein.

In einem Vakuum (Raum) gibt es keine Atmosphäre. Das heißt, obwohl die Strahlendosis höher wäre, würde die Explosion (Stoßwelle) verschwinden und die Schnecken würden nicht durch den Weltraum peitschen. Sie müssten sie physisch antreiben.

Wir erfinden einen Kondensator, der durch Strahlung wie Wahnsinn aufgeladen wird.

Jetzt fliegt unsere Rakete ins All und wartet und lauscht auf Ziele. Wenn es Ziele gibt, setzt es einen Schwarm Railguns mit ausreichender Geschwindigkeit ein, um einen sicheren Abstand von der Atomwaffe zu erreichen. Die Railguns haben auf der Rückseite einen Kondensator, der zum Aufladen bereit ist. Die Railguns orientieren sich. Die Atombombe explodiert und badet die Trägerraketen in Strahlung. Dadurch werden die Kondensatoren aufgeladen. Sie treiben eine Schienenkanone an, die einen Eimer mit Projektilen auf das Ziel abfeuert.

Kümmern Sie sich nicht um das Material, es ist die Menge der Fragmente, die das Problem sein wird. Bei einer typischen Bombe (von einer Handgranate bis zu einer aus der Luft abgeworfenen Bombe) liegt die Masse des Splittermaterials im Allgemeinen in der gleichen Größenordnung wie die Masse des Sprengstoffs. Das bedeutet, dass Sie eine ähnliche Masse wie das TNT-Äquivalent Ihres Nukleargeräts betrachten würden - z. B. für eine Waffe der Megatonnenklasse würden Sie eine Million Tonnen Pellets benötigen .

Stellen Sie sich das so vor - wenn Sie eine Bombe mit einem Explosionsradius von 10 km hätten, dann hätten Sie einen Raum in der Größenordnung von 1.000 km ^ 3 oder einer Billion Kubikmeter. Setzen Sie eine Million Kugeln ein (eine ziemlich große Anzahl, die Ihnen eine Waffe mit einem Gewicht von mehreren Tonnen gibt) und erhalten Sie immer noch nur eine kleine Kugel pro 100 m x 100 m x 100 m Quadrat. Das wird einem Raumschiff nicht viel ausmachen.

Dieser Ansatz hat eine gewisse Gültigkeit. Es heißt Splittergefechtskopf. Splittergefechtsköpfe werden jedoch normalerweise in der Nähe des Ziels gezündet. Sie beschreiben dies als eine "Anti-Flotten"-Waffe, was für mich impliziert, dass Sie nicht auf ein einzelnes Fahrzeug zielen. Sie zielen im Allgemeinen auf eine Flotte und versuchen, mehrere Kausalitäten zu verursachen.

Das Problem sind die Entfernungen. Ein Best-Case-Szenario besagt, dass sich diese Schnecken in einer gleichmäßigen Scheibe ausbreiten, die auf das Ziel zusteuert. Die Idee eines Splittergefechtskopfs ist, dass die erwartete Anzahl von Treffern auf Ihr Ziel (oder Ihre Ziele) gleich der Anzahl der Fragmente mal dem Bruchteil der Fläche der Scheibe ist, die Ihr Ziel abdeckt. Verteilt man 50 Fragmente über a$10\text{m}^2$Festplatte und versuchen, a zu treffen$2\text{m}^2$Ziel, das erwarten Sie im Durchschnitt$50\times(\frac{2}{10})=10$Fragmente werden das Fahrzeug treffen.

Jetzt ist der Raum groß. Sehr groß. Wirklich, wirklich, wirklich, sehr, sehr groß. Diese Verbreitung wird Probleme verursachen. Lassen Sie uns zurückgehen und ein eher irdisches Beispiel annehmen. Eine moderne Flugzeugträger-Kampfgruppe wird einen äußeren Schirm von Schiffen haben, um den Feind bis zu erkennen zu können$370\text{km}$und ein innerer Schirm von Schiffen innerhalb von ungefähr$19\text{km}$sie zu versenden. Stellen wir uns vor, unsere Trägergruppe wäre alle zusammengeballt$20\text{km}$. Die genaue Zusammensetzung einer Trägergruppe ist nicht sehr spezifisch, aber für unsere Faustregeln sagen wir mal ihre 6 Zerstörer (wie DDG-59), 2 AEGIS-Kreuzer und einen Superträger. Laut Wikipedia ist dies für unsere Beispielzwecke keine unangemessene Aufmachung. Die Oberflächen dieser Schiffe sind ungefähr Zerstörer:$3000\text{m}2$, AEGIS:$3111\text{m}2$und Nimitz-Träger:$25564\text{m}2$. Insgesamt wird das irgendwo in der Größenordnung von sein$50000\text{m}2$, oder$0.050\text{km}^2$der zu treffenden Fläche. Diese Trägergruppe ist grob verteilt$300\text{km}^2$der Oberfläche, was ein Verhältnis von ergibt$6000:1$. Das bedeutet für alle$1$treffen Sie auf dieser ungewöhnlich gebündelten Trägergruppe, die Sie brauchen$6000$Pellets. Praktisch gesehen werden Sie wahrscheinlich nicht erwarten, dass eine einzige Kugel ein Schiff tötet. Das sind schließlich Kriegsschiffe. Sie werden das mit einem Faktor multiplizieren wollen.

Kommen wir nun in den Weltraum. Der Raum ist groß. Wirklich groß ... Warte, das habe ich schon gesagt. Die Abstände zwischen den Dingen sind viel größer. Für die ISS wird eine "enge Annäherung" von Trümmern an die Raumstation als ungefähr definiert$25\text{km}$im Radius. Das bedeutet, dass die ISS ernsthaft erwägt, Treibstoff auszugeben, um den Kurs zu ändern. In unserem Beispiel für die Seefahrt hatten wir alle 9 unserer Schiffe bis auf 1,00 m gebündelt$10\text{km}$Radius ($20\text{km}$Durchmesser). Wenn wir davon ausgehen, dass die ISS unser Superträger war, mit einer Fläche von$0.025\text{km}^2$Innerhalb dieses Radius sollten wir ungefähr mit einem Bedarf rechnen$80,000$Pellets, um einen einzigen Pellet-Aufprall zu erzielen. Auch hier würde ich erwarten, dass es einer beträchtlichen Anzahl von Treffern bedarf, um ein Kriegsschiff zu töten, das nicht nur diese Pellets, sondern auch die allgemeinen Trümmer im Weltraum aufnehmen soll.

Im interplanetaren Raum werden die Abstände größer. Wir haben nicht gerade SOPs für interplanetare Flotten, aber Entfernungen von$1000\text{km}$zwischen Schiffen wäre überhaupt nicht unangemessen. Bei diesen Entfernungen wird ein solcher Schrotflintenansatz einfach bedeutungslos.

Die nächste Frage ist also, herauszufinden, wie schwer Ihre Fragmente sind. Nehmen wir an, Sie wollen bekommen$100$trifft auf Ihr Ziel, mit$100\text{g}$Fragmente. Das fordert$8$Millionen Fragmente bei$0.1\text{kg}$jeder, bzw$800,000\text{kg}$. Die ISS ist ungefähr$400,000\text{kg}$. Auch wenn wir unsere Standards fallen lassen und verwenden$10\text{g}$Fragmente, es ist still$80,000\text{kg}$, oder$20\%$der Masse der Raumstation.

Was zu Sichtbarkeit führen wird. Je größer eine Waffe, desto leichter ist sie zu entdecken. Eine Kriegsflotte wird ein begründetes Interesse daran haben, Waffen zu entdecken, die sich ihnen nähern. Eine Waffe, die einen guten Bruchteil der Größe der ISS hat, wird relativ leicht zu erkennen sein, wenn sie sich nähert.

Was eine interessante Eigenart der Waffe hervorbringt. Du brauchst die Nuke nicht wirklich . Im Weltraum bewegen sich die Dinge schnell. Orbitalgeschwindigkeiten liegen in der Größenordnung von$8\text{km/s} (8000\text{m/s}$) und interplanetare Geschwindigkeiten sind zwangsläufig höher. Bei diesen Geschwindigkeiten brauchen Sie nicht wirklich einen Sprengstoff, um zusätzliche Geschwindigkeit zu verleihen. Schießen Sie einfach aus einer anderen Richtung als von hinten auf das Fahrzeug, und die relativen Geschwindigkeiten der Flotte im Vergleich zu den Pellets geben Ihnen die gesamte Tödlichkeit, die Sie bekommen würden.

Mit einer Atombombe können Sie die gewünschte Ausbreitung schnell erreichen, indem Sie jedem Partikel eine größere Cross-Range-Geschwindigkeit geben. Dies ist hilfreich, wenn Sie nah heran wollen, aber es ist nicht realistisch, mit einer Waffe, die nur einen Bruchteil der Größe der ISS hat, nah heranzukommen. Sie könnten genauso gut weniger Geschwindigkeit mit einem kleineren Sprengstoff und früher tun, um den Schnecken mehr Zeit zu geben, sich auszubreiten. Dies würde Ihnen auch die Möglichkeit geben, die Schnecken in präzise Formen zu bringen, um die Tödlichkeit zu verbessern, und das ganze Problem „Atombomben mögen es, Dinge zu schmelzen“ zu vermeiden.

Ein Design, das diesem nicht allzu unähnlich ist , ist die Funktionsweise realer Spaltwaffen – aber der Effekt ist anders, als Sie es sich vorstellen.

Der größte Teil der Masse eines Spaltgefechtskopfes im frühen Design besteht aus trägem Ballast. Der stark angereicherte Kern ist von einer großen Masse aus nicht angereichertem Material umgeben, um lediglich durch Trägheit eine Eindämmung bereitzustellen. Das Material wird durch die anfänglichen elektromagnetischen Produkte der nuklearen Kettenreaktion sehr schnell verdampft, hat also keine Zugfestigkeit, aber der Dampf hat immer noch Masse und verzögert die Ausdehnung des sich schnell erhitzenden spaltbaren Bereichs, so dass sich die Kettenreaktion aufbauen kann und somit erzeugen eine energischere Detonation.

Die Anordnung von (vermutlich) Bleischnecken, die Sie sich vorstellen, würde einen ähnlichen Effekt erzeugen, je nachdem, wie nahe sie an den spaltbaren Komponenten sind und wie gut sie abgeschirmt sind. Sie bräuchten eine Art extrem hitzebeständige „Watte“ ähnlich einer herkömmlichen Schusswaffe, um nicht zu verdampfen.

Die Wärmestrahlung wäre wahrscheinlich viel effizienter als die Schnecken.

Im Weltraum gibt es keine Atmosphäre, daher geht keine Explosionsenergie verloren, um eine Schockwelle zu erzeugen. Stattdessen haben Sie fast 100 % aller Arten elektromagnetischer Strahlung in alle Richtungen, die von nichts blockiert werden.

Es würde die Oberfläche eines Schiffes erhitzen, das aus einem Material gebaut werden müsste, das entweder als Spiegel wirkt, um durch die intensive Bestrahlung zu reflektieren (oder zumindest nicht verdampft).

Nun würde die Strahlung als Oberfläche einer Kugel um das Explosionszentrum herum abnehmen. Wir können vielleicht berechnen, wie weit weg "sicher" wäre, wenn man das Material betrachtet, aus dem das Raumschiff gebaut ist. Aber definitiv ist es die intensive Strahlung und nicht irgendeine Materie, die die Gefahr einer solchen Waffe darstellen würde.

Die Schnecken hätten eine kleine Gesamtfläche, die sie treffen könnten, aber die Strahlung trifft alles in der Sichtlinie mit Lichtgeschwindigkeit. Sie würden ein super effizientes Spiegelmaterial oder einen Absorber benötigen, um sich davor zu schützen.

Ich glaube nicht, dass Schnecken funktionieren würden.

Wenn Sie Atomwaffen im Weltraum einsetzen wollen, wickeln Sie den Kern mit Eisenstangen ein, wickeln Sie ihn mit einem Hochleistungsmagneten ein und entladen Sie dann einen großen Kondensator durch die Spule, wenn der magnetische Fluss seinen Höhepunkt erreicht, explodieren Sie die Bombe. Die Eisenstäbe lasern im harten Röntgen- und weichen Gammastrahlenbereich. Das Magnetfeld hält die eingeschlossenen Eisendampfsäulen etwas länger zum Lasern.

Wenn Sie das Ding mit einiger Präzision zielen können, übertragen Sie ungefähr 10% der Energie der Waffe in seine Hülle.

Sie könnten eine geformte Kernladung herstellen, bei der etwa 80% der Energie in einem ziemlich kleinen Winkel liegen. Sie senden also einen Plasmastrahl von mehreren Millionen Grad. Weiß nicht, wie kohärent das wäre. Wenn Sie es so einrichten können, dass es ein Magnetfeld mit sich trägt, bleibt es möglicherweise kohärenter. Im Moment werden diese entweder nicht gemacht oder nicht diskutiert, wo ich Berichte finden kann.

Insgesamt werden Weltraumschlachten wahrscheinlich mit Raketen ausgetragen. Sie können auf Änderungen im Vektor des Ziels reagieren.

Vergleichen Sie mit der Seekriegsführung der Erde. Sogar die primitiven U-Boote des Zweiten Weltkriegs machten Schlachtschiffen ein Ende. Sie wurden als Sea-to-Shore-Batterien recycelt. Und im Luftkampf wird weit mehr mit Raketen als mit Kanonen gemacht.

Der Weltraumkampf wird eher wie ein U-Boot-Krieg sein: Die Ortung spielt eine große Rolle. Die Entfernungen sind groß genug, dass das Objekt nicht da ist, wenn Sie das Signal erhalten. Auf der anderen Seite ist es wie ein Luftkampf ohne Dinge, hinter denen man sich verstecken kann. Kein Äquivalent zu Thermoklinen oder akustischen Konvergenzzonen.

Mir ist nicht klar, ob der Weltraumkampf das Äquivalent von U-Booten (Raketen von einem großen Schiff abfeuern) oder eher wie Flugzeugträger sein wird. (Raketen werden in eine nähere Entfernung gebracht, um abgefeuert zu werden.)