Welches Material für ein gepanzertes Raumschiff der nahen Zukunft?

Warum sich die Mühe machen, nur ein Material auszuwählen, wenn Sie mehrere haben können?

Zusammengesetzte Rüstung

Verbundpanzerungen bestehen aus Materialschichten, die jeweils verschiedene Arten von kinetischen und energetischen Stößen absorbieren, reflektieren oder neutralisieren können. Jede Schicht kann für verschiedene Arten weltraumbasierter Interaktionen spezialisiert und als modulare Panels eingesetzt werden, die (relativ) einfach ausgetauscht werden können. Außerdem müssen Sie sich nicht auf Materialien der Zukunft verlassen, sondern auf Materialien, die bereits heute gut untersucht und im Einsatz sind.

Äußerste Schicht – Ablativ (Thermal Soak, Kohlenstoff-Phenol) zur Ableitung von hoher Wärmestrahlung und Verlangsamung von Impaktoren

Sekundärschicht - Keramik zur Ableitung der hohen Energie kinetischer Impaktoren

Tertiäre Schicht - Explosive reaktive Panzerung, um die Wirksamkeit von Sprengstoffen (große Raketen) zu verringern und jeden Impaktor zu besiegen / umzuleiten, der es an den anderen Schichten vorbei geschafft hat. Dieser schafft es auch, tödliche Trümmerfelder zu erzeugen, indem er die Keramikschichtstücke als Hochgeschwindigkeitsgeschosse ausstößt.

Innerste Schichten - Schwermetalllegierungen (Eisen, Stahl usw.) für die Struktur und zum Absorbieren großer Strahlungsmengen

Natürlich können diese je nach Bedarf neu angeordnet werden, und andere Ebenen können nach Bedarf für eine stärkere Spezialisierung des Handwerks eingeführt werden. Jede aufeinanderfolgende Ebene wird weiter dazu beitragen, diese unkonventionellen Angriffe zu besiegen.

Wie genau diese Rüstung eingesetzt wird, ist ebenfalls ziemlich flexibel. Mein geistiges Bild ist, dass die innere Strukturschicht größtenteils massiv ist – den wahren Rumpf des Schiffes bildet – und von Platten umgeben ist, die die anderen Schichten enthalten. Aufgrund der reaktiven Panzerung und Keramik macht ein ausreichend starker Aufprall oder eine Detonation eine bestimmte Platte oder einen bestimmten Bereich von Platten schwächer oder unbrauchbar und erfordert, dass sie ersetzt werden. Automatisierte Schiffsreparaturprogramme können dies etwas weniger problematisch machen, insbesondere in Kampfkontexten.

Dieser Panzerungstyp hat natürlich Nachteile, die hauptsächlich mit einer großen Gesamtdicke und Kosten zu tun haben. Abgesehen davon spielen die Kosten keine Rolle, und die Dicke würde dem Schutz auf einem Raumschiff im Wert von mehreren Milliarden Dollar zweitrangig sein.

Styropor

• Styropor oder anderer expandierter Polystyrolschaum hat eine geringe Masse. Niedrige Trägheitsmasse bedeutet billiger zu bewegen und billiger zu stoppen.

• Styroporschiffe können immens sein: ein Kubikkilometer oder mehr. Es wird schwer sein zu wissen, wo sich wichtige Teile im Inneren befinden.

• Schaumschiff ist einfach zu reparieren, indem mehr Schaum hinzugefügt wird.

• Sprengstoffe, die beim Auftreffen auf Schaumschiffe explodieren, sprengen Schaumstücke weg. Harte Schiffsteile selbst werden nicht zu Splittern / Projektilen, um Energie tiefer in das Schiff zu tragen.

• Projektile mit hoher Geschwindigkeit passieren das Schiff vollständig und auf der anderen Seite. Das Schiff wird auf Spannung gehalten und dichtet sich so selbst ab, wenn ein drucktragender Raum durchquert wird.

• Styropor ist billig. Das gesparte Geld kann verwendet werden, um mehr Styropor zu kaufen und das Schiff größer zu machen.

  • Styropor ist sehr leicht entflammbar. Zum Glück gibt es im Weltall keinen Sauerstoff.

  • Wenn eine zusätzliche Strahlungsabschirmung erwünscht ist, kann dies unter Verwendung großer Wassermengen erfolgen, die in Zwischenräumen innerhalb von Styropor enthalten sind.

  • Wenn eine zusätzliche Projektilabschirmung erwünscht ist, kann dies ad hoc erreicht werden, indem große Wassermengen abgelassen werden, um Platz neben dem abzuschirmenden Objekt einzunehmen.

Es gibt viele Science-Fiction-Filme, in denen sie im Grunde genommen einen Eisen-Nickel-Asteroiden nahe der Sonne nehmen, um überschüssiges Material abzubrennen und dann unser Zentrum zu bohren – manchmal den geschmolzenen Klecks zuerst zu verlängern, um eine billige, dicke Hülle zu bilden – je widerstandsfähiger Dicke und Masse mehr als exotisches Material. Es gibt andere, in denen billiger Mondstaub aus Siliziumdioxid / Aluminium komprimiert und erhitzt wird, um eine ablative Plattenpanzerung zu bilden.

Ich denke, das hängt sehr stark von der Art der Dinge ab, vor denen Sie sich schützen möchten.

Derzeit „panzern“ wir Raumschiffe nicht wirklich für irgendeine Art von Kampf. Wir haben Hitzeschilde und/oder Ablatoren für den Wiedereintritt und dann etwas dichtes schaumartiges Material zum Absorbieren von Mikrometeoriten- oder Trümmereinschlägen.

"Realistische" magnetische Schilde würden vor Plasma- oder Sonnenstrahlung oder sogar möglicherweise vor einigen Partikelwaffen schützen; Aber das Ablenken von Terrajoule an Energie ist reine Science-Fiction für jede magnetische Abwehr.

Teilchenstrahlen oder Blitzen könnte entgegengewirkt werden, indem reflektierende Spreu oder Staub ausgestoßen wird, der die Energie absorbiert, bricht oder zerstreut.

Die obigen Antworten decken Raketen und kinetische Impaktoren ziemlich gut ab.

Was Materialien angeht, wollen Sie etwas Dichtes, aber leicht formbares für Ihren kinetischen Ablator, und wenn wir von „naher Zukunft“ sprechen, wird dies wahrscheinlich eine Art memetisches Nanomaterial sein; selbstreparierende kohlenstoffreiche Keramik wie dieses „kinetische Kitt“-Zeug, das mit eisenhaltigem Material durchtränkt und sowohl physisch als auch magnetisch am Rumpf befestigt ist. Wenn Ihr kinetischer Aufprall (oder eine Rakete) trifft (was auch immer durch Ihre Punktverteidigung und Ihre äußere reaktive Panzerungsschicht gelangt), wird der Ablator deformiert und Teile davon werden von der Hülle abgeblasen, aber was nicht ausgelöscht oder zu weit von der Hülle weggeschleudert wird durch magnetische Kraft zurückgezogen und dann durch die „memetischen“ Eigenschaften des Materials neu geformt.

Sie möchten wahrscheinlich zwei reaktive Schichten - eine äußere Schicht, die nicht alle Oberflächen bedeckt, aber die Auswirkungen davon würden. Denken Sie an die reaktiven Packs auf modernen Panzern; Sie bedecken nur einen kleinen Teil der Oberfläche des Panzers, schützen aber vor Angriffen auf fast allen Vektoren. Dann haben Sie Ihre "Panzerungsschicht" (meistens Ablator), dann haben Sie eine Unterschicht mit Notfall-Gegenmaßnahmen, dann haben Sie Ihre Primär- und Sekundärhülle.

Punktverteidigung und Gegenmaßnahmen würden auch der tatsächlichen Panzerung vorgezogen. Manövrierfähigkeit ist eine bessere Verteidigung als Panzerung, insbesondere auf sehr große Entfernungen, wo jeder eingehende Angriff Sekunden, Minuten oder Stunden dauern würde, um das Ziel zu erreichen. Wenn Sie einen Partikelstrahl mit einer effektiven Reichweite von 1 Lichtsekunde haben, ist dies „Nahbereich“ für eine solche Waffe (weniger als 1 Sekunde, damit das Ziel den eingehenden Angriff erkennt und darauf reagiert.) Mit Railguns: 5.000 bis 20.000 Meter pro Die zweite Projektilgeschwindigkeit würde ihnen "effektive" Reichweiten von vielleicht 100.000 Metern geben. Sicher, das Projektil wird weiter daran vorbeifliegen, aber das Ziel hat Sekunden bis Minuten Zeit, um seine Flugbahn zu bestimmen und aus dem Weg zu gehen.

Warum nicht einfach selbst erfinden? Viele Schriftsteller tun es auch. Nicht nur wie erklärt weg Stil entweder.

In meinem eigenen Sci-Fi-Universum habe ich ein Material, das im Wesentlichen eine Kohlenstoff/Eisen/Titan-Legierung ist, namens Damascium nach Damascus Steel. Die Idee ist, dass sie, nachdem sie kürzlich Kohlenstoff-Nanoröhrchen in echtem Damaskus-Stahl entdeckt haben, ihn schließlich rückentwickelt und etwas Titan und ein paar andere Elemente hinzugefügt haben und ... voila, ein superleichtes, starkes, nichtmagnetisches Metall für Raumschiffe.

Ziemlich glaubwürdig, aus ziemlich gemeinsamen Ressourcen zusammengesetzt, und ich kann seine Eigenschaften nach Bedarf etwas manipulieren, ohne wirklich viel recherchieren zu müssen. 3 Fliegen mit 1 Stein.

Es gibt drei Dinge, gegen die sich die Rüstung verteidigen muss: kinetische Einschläge, Laser und ionisierende Strahlung.

Für die Kinetik benötigen Sie einen Whipple Shield, eine dünne Materialschicht, um das Projektil in Plasma zu schocken, und eine weitere Schicht, um die resultierenden Splitter zu blockieren. Sie möchten, dass die beiden Schichten sehr weit voneinander entfernt sind, damit sich der Schrapnell auflösen kann. In einigen Fällen verschlimmert eine dickere Panzerung die Situation, da die dickere Außenschicht mehr Splitter erzeugt.

Laser können Schäden verursachen, indem sie entweder das Ziel erhitzen oder schnell genug pulsieren, um Teile wegzublasen. Um sich dagegen zu wehren, benötigen Sie ein Material, das reflektierend ist, eine hohe Wärmekapazität oder Wärmeleitfähigkeit aufweist und sich langsam ablöst, wenn es wiederholt beschossen wird, während es dennoch reflektierend bleibt.

Strahlenschutz würde entweder zur Abwehr der Hintergrundstrahlung oder zum Schutz vor Teilchenstrahlen und Atomwaffen eingesetzt. Die Strahlenpanzerung könnte mit einem Magnetfeldgenerator zum Schutz vor Bremsstrahlung ergänzt werden.

Strahlungspanzerung wäre die innerste Panzerungsschicht, gefolgt von einem Peitschenschild mit einer reflektierenden und ablativen Panzerung gegen Laser auf der Oberfläche. Es gibt einen Kompromiss zwischen Anti-Kinetik- und Anti-Laser-Panzerung, da zu wenig Anti-Laser-Panzerung es dem Feind ermöglicht, den Peitschenschild mit seinem Laser zu durchbrennen, gefolgt von Kinetik. Auf der anderen Seite erzeugt zu viel Anti-Laser-Panzerung mehr Schrapnell, wenn sie von Kinetik getroffen wird.

Woraus würdest du es machen? Kohlefaser, Titan, Carbotanium.

Aber ich sehe keinen Sinn darin, Raumschiffe zu panzern. Denken Sie an die Geschwindigkeiten, die mit Raumfahrzeugen verbunden sind, und überlegen Sie dann, was ein ziemlich kleiner Penetrator mit abgereichertem Uran selbst einem ziemlich gut gepanzerten Raumfahrzeug antun wird. Da wir über die nahe Zukunft sprechen, was ist der Plan, um all dieses Gewicht an Rüstung in den Weltraum zu bringen?

Moderne seetüchtige Kriegsschiffe sind nicht gepanzert, nur weil es nicht möglich ist, sie gegen wahrscheinliche Bedrohungen zu panzern – viel besser, um Ressourcen zu sparen und mehr Schiffe zu bauen, oder sich stattdessen auf offensive Waffen und Verteidigungssysteme zu konzentrieren.

Ok, zuerst wollen wir einen mehrschichtigen Rumpf für unser Schiff.

Alle Schichten werden aus Nanobots aufgebaut, wie in selbst zusammenbauenden und reparierenden Einheiten.

Plasma-Schildschicht

Diese Schicht wird „entworfene“ Magnetfelder implementieren, die unseren Plasmaschild enthalten, indem speziell entworfene Nanobots verwendet werden. Diese Schicht wird so viele Nanobot-Ersatzschichten haben, wie es für angemessen erachtet wird.

„Studenten beweisen, dass ein echter Star Wars-Deflektorschild möglich ist“ – https://www.extremetech.com/extreme/181773-physics-students-figure-out-how-to-make-star-wars-deflector-shields- im echten Leben

„Computer erstellen Rezept für zwei neue magnetische Materialien“ – https://pratt.duke.edu/about/news/predicting-magnets

Der Plasmaschild wird gegen fast alle Arten von Angriffen und angetroffenen Objekten resistent sein. Das Plasma und das magnetische Containment-System werden von zugeführter Energie abhängig sein.

Basierend auf Arbeiten aus den 1960er bis frühen 1970er Jahren „Project Rover“ – https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Rover Wir kommen zu Nuclear Thermal Rockets. Der Teil hier ist der Teil des Kernreaktors, der vor der Finanzierung als weltraumtauglich zertifiziert wurde wurde geschnitten. Weiterentwicklungen können hier bis zu 25 Gigawatt Leistung pro Generator liefern.

Wärme- und kinetische Energieschicht.

Es wird mehrere Schichten ineinandergreifender Nanobots geben, die so konzipiert sind, dass sie maximalen Stressschutz bieten. Beschädigte Einheiten werden repariert, indem alle Einheiten, die unter einen bestimmten Wert fallen, zu Recyclingzwecken entfernt und durch die nächstliegende Einheit darunter ersetzt werden. Dies wird sich bis zur innersten Schutzschicht ausbreiten. Die recycelten Überreste ausgefallener Einheiten werden zum Bau neuer Einheiten verwendet.

Wenn Sie davon ausgehen, dass Sie alles in den Weltraum starten können, habe ich einen historischen Ansatz, um ein wirklich großes Schiff zu bauen, das extrem robust ist: ein Bunkerraumschiff aus Stahlbeton.

Erklärung Ich lebe in der Bretagne, wo die Nazis während des Zweiten Weltkriegs drei besonders widerstandsfähige Bunker errichteten. Dies ist die U-Boot-Basis von Lorient, Wikipedia-Artikel hier (sorry, das ist auf Französisch, ich kann das Englische nicht finden). Es ist Teil des Atlantikwalls, aber darum geht es hier nicht. Der Punkt ist, das ist wirklich widerstandsfähig. In der Tat praktisch unzerstörbar. Die Alliierten bombardierten es mit einem Tall Boy (2 Tonnen Sprengbombe), es entstand ein großer Krater, aber der Bunker war noch funktionsfähig. Das liegt an der Architektur.

Architektur Das Dach des Bunkers besteht aus zwei Schichten: einer 3 Meter dicken Betonbalkenschicht, die zum Provozieren der Explosion verwendet wurde, einem leeren Raum, der die Rolle der Explosionskammer spielt, und dem eigentlichen Dach, das wiederum 3 Meter dick ist. Es bietet ein nahezu unzerstörbares Dach.

Anpassung an ein Raumschiff Das Raumschiff ist im Zentrum der Betonstruktur enthalten, es könnte eine Kampfstation (wie der Todesstern) oder ein Schlachtschiff sein, aber es sollte kein kleines Shuttle sein, das wäre lächerlich. Der Bunker, von dem ich Ihnen sagte, ist eine U-Boot-Basis, das Schiff könnte auch ein Schiffsträger sein.

Szenario-Vorteil Dinge, die wie Nazis aussehen, sind leichte Schurken (wie der Helm von Darth Vader oder der imperiale Offizier in Star Wars).

Probleme Es ist schwierig, Waffen und Antrieb einzubeziehen, ohne Schwachstellen zu schaffen. Es ist schwer, in den Weltraum zu schicken.

Ich hoffe, es wird helfen!

Bearbeiten: Hier ist der englische Artikel , aber er ist weit davon entfernt, vollständig zu sein, verglichen mit dem französischen.

Ich hielt es für erwähnenswert, etwas zu erwähnen, das kein Feststoff ist. Ich würde (in Zukunft) eine mehrere hundert Kilometer breite Gaskugel in Betracht ziehen, die von der Gravitationsmasse des Schiffes an Ort und Stelle gehalten wird. Wer weiß? Vielleicht zahlt es sich im Weltraum aus, eine eigene Atmosphäre zu haben. Objekte würden verbrennen, wenn sie sich nähern ... der Durchmesser des Gases wäre einfach sooooo groß, dass es unwahrscheinlich eine Panzerung wäre. Im Weltraum gibt es keinen Grund, keine nicht feste Haut zu haben. Vielleicht ist es leicht zu verteilen, aber leicht zu ersetzen wie eine Spinne, die eine Substanz versprüht, die sich aus einem "ruhenden" Zustand ausdehnt, und/oder einen Druckgasbehälter yadda yadda. Es ist Platz! Sie könnten eine Blase von der Größe eines Planeten haben, wenn Sie wollten. Keine Notwendigkeit für schwache Cracker und Keksplattenpanzerung, die das Starten erschweren. Blech.