Wie mächtig können wir eine Raumschiff-Coilgun machen?

Ich habe viel Zeit damit verbracht, die Mechanik des "realistischen" Weltraumkampfes durchzuarbeiten, und schätze, dass die guten alten kinetischen Projektile wahrscheinlich immer noch zumindest Teil des Arsenals sein werden, wenn nicht sogar die Hauptwaffe. Die Wirksamkeit solcher Waffen ist jedoch hauptsächlich von der Mündungsgeschwindigkeit abhängig. Nehmen wir an, wir verwenden Coilguns, um die Reibungsprobleme zu umgehen, die einer Railgun innewohnen. Die Frage ist: Wie mächtig können wir sie theoretisch bekommen?

Als Referenz verwenden wir das Railgun-Projekt der US Navy. Soweit ich weiß, planen sie, ein 10-kg-Projektil mit etwa 2,5 km / s aus einem etwa 10 m langen Kanonenrohr abzufeuern, um das Projektil mit etwa 31250 g zu beschleunigen. Lassen Sie uns das als unseren modernen Maßstab verwenden. Aufgrund der Art und Weise, wie die Entfernungs- / Beschleunigungsgleichungen aufgehen, benötigen wir, um die doppelte Mündungsgeschwindigkeit zu erhalten, entweder die vierfache Länge oder die vierfache Beschleunigung. Wenn ich annehme, dass sich die Coilgun-Beschleunigungstechnologie mit einer Rate von 1 % pro Jahr verbessert und dass meine Schiffe in etwa 200 Jahren gebaut werden, dann könnten wir erwarten, Kanonen mit etwa der 7,3-fachen Beschleunigung der heutigen Railgun zu bekommen, für eine Beschleunigung von 228125 g. Wenn meine Kanonenrohre 100 m lang sind, dann würde uns das eine Mündungsgeschwindigkeit von etwa 21 km/s geben. Ist dies eine vernünftige Reihe von Annahmen, von denen man sich abarbeiten kann? Was würde schief gehen?

Außerdem ist das heute verwendete 10-kg-Projektil ziemlich klein für das, was ich will. Kann ich die Masse des Projektils erhöhen, ohne die Mündungsgeschwindigkeit zu verringern? Wenn eine solche Technik existiert, könnte ich sie verwenden, um auch die Mündungsgeschwindigkeit über die eher lauen (nach Science-Fiction-Maßstäben) 21 km / s hinaus zu erhöhen, die ich bereits habe?

BEARBEITEN: Idealerweise hätte ich gerne eine Möglichkeit zu rechtfertigen, dass 100 Meter lange Kanonen 1-Tonnen-Projektile mit 30 km / s oder besser abwerfen können. Wenn sie bis zu 100 km/s erreichen könnten, wäre das fantastisch.

Es gibt einen zusätzlichen einschränkenden Faktor für die US Navy, den Sie nicht haben werden: Kühlung. Im Weltraum könnte man Supraleiter verwenden, was für die US Navy nicht machbar ist. Siehe auch diese Fragen: worldbuilding.stackexchange.com/questions/139517/… und worldbuilding.stackexchange.com/questions/151417/…
Warum würden Sie keine selbstfahrenden Projektile verwenden? Kein Rückstoß, keine riesigen Energiemengen, um etwas auf relativistische Geschwindigkeit zu beschleunigen usw.
@JaredSmith Weil ein Stück Metall viel weniger kostet als eine Rakete? Für jedes selbstfahrende Projektil, das Sie sich leisten können, um auf mich zu feuern, kann ich meine Railgun mehrmals abfeuern - ein- oder zweimal, um Ihre Rakete zu zerstören, der Rest, um Ihr Raumschiff zu zerstören. (Und die "riesigen Energiemengen" sind immer noch da, sie befinden sich stattdessen nur in der Rakete)
"Wenn ich davon ausgehe, dass sich die Coilgun-Beschleunigungstechnologie um 1% pro Jahr verbessert und dass meine Schiffe in etwa 200 Jahren gebaut werden, dann könnten wir erwarten, Kanonen mit einer etwa 7,3-fachen Beschleunigung der heutigen Railgun zu bekommen", vermute ich das Hier werden Sie auf Probleme stoßen. Da die Beschleunigung abnehmenden Renditen unterliegt, bezweifle ich, dass Sie eine so lineare Verbesserung sehen werden.
@JaredSmith, weil Tsiolkovsky dich persönlich hasst und insbesondere deine Antriebsmittel. 30-100 km/s Delta-V ist nicht unbedingt eine triviale Sache, insbesondere wenn Sie Ihren gesamten Kraftstoff sofort verbrennen müssen, um auf Geschwindigkeit zu kommen, insbesondere wenn Sie dies effizient tun müssen. (Die Lösung besteht natürlich darin, elektromagnetische Werfer für Ihre Raketen zu verwenden, aber Sie möchten immer noch einfache alte Coilguns in der Nähe haben, da zweifle ich nicht.)
Sie brauchen wahrscheinlich nicht so viel Masse, wenn Sie versuchen, Raumschiffe zu zerstören, die kleiner als ein Todesstern sind. Mehrere Projektile von einem oder zwei Kilogramm, die jeweils mit einem messbaren Bruchteil von c fliegen, sollten ausreichen, um jedes Raumschiff in ein Weltraumsieb zu verwandeln, und je schneller sie fliegen, desto weiter können Sie schießen, ohne dass der Feind ausweichen kann (tatsächlich Die effektive Reichweite hängt von der Masse des feindlichen Schiffes, der Schub- und Beschleunigungsabsorption für die Besatzung sowie den Erkennungs- und Reaktionsfähigkeiten ab.)
Nur ein Nitpick, aber obwohl sie ähnlich sind, sind Railguns und Coil Guns zwei verschiedene Dinge. Eine Spulenkanone lässt einen Strom im Wesentlichen entlang des Laufs laufen, der das Projektil antreibt. Eine Railgun leitet den Strom durch das Projektil, um Bewegung zu erzeugen. Was Sie wahrscheinlich auf Ihrem Schiff wollen, ist eine Railgun.
@GrandmasterB Ich bin nicht vertraut genug, um sicher zu wissen, welches überlegen ist. Es kann sein, dass die Railgun das höhere Potenzial hat, aber es erfordert auch, dass das Projektil mit den Schienen der Waffe in Kontakt kommt. Die damit verbundene Reibung ist selbst für moderne Waffen mit einer Mündungsgeschwindigkeit von weniger als 3 km/s ein Problem. Für eine Waffe mit einer Mündungsgeschwindigkeit von 30 km/s gibt es wahrscheinlich keine Materialien, die für den Lauf verwendet werden könnten, die einen einzigen Schuss überstehen würden. Bei einer Coilgun muss das Projektil den Lauf überhaupt nicht berühren.
Die Technologie verbessert sich um +1 % pro Jahr: gut. 200 Jahre: gut. 7,3-fache Geschwindigkeit: Nein! Sie haben die 7,3-fache Beschleunigung , was Ihnen eine etwa 2,5-fache Geschwindigkeit ergibt. Sie passen lineare und quadratische Skalen nicht an.
@ user79911 Das ... ist eigentlich das, was ich geschrieben habe. Ich sagte, dass die Beschleunigung verbessert werde, nicht die Geschwindigkeit, und nannte die Zahlen dafür.

Antworten (3)

Ich hätte gerne eine Möglichkeit zu rechtfertigen, dass 100 Meter lange Kanonen 1-Tonnen-Projektile mit 30 km / s oder besser abwerfen können

Ich verstehe deine seltsamen "Tonnen" nicht, also lass uns ein nettes einfaches Maß wie eine Tonne verwenden. Ihr Projektil wird den Lauf mit einem kräftigen Schlag verlassen 4.5 ∗ 10 11 Joule kinetische Energie. Wenn Ihre Coilgun nur 1% dieser Energie zum Erhitzen des Projektils verschwendet, werden 4,5 Gigajoule Energie von ihr absorbiert (etwas mehr als die Energie, die durch die Detonation einer Tonne TNT freigesetzt wird, wie es passiert). Die spezifische Wärmekapazität von Eisen (zum Beispiel) beträgt 450 Joule pro Kilo pro Grad und es hat einen Schmelzpunkt von 1811 K. Ausgehend von bequemen 293.000 wird es dauern 6.6 ∗ 10 8 Joule, um eine Tonne Eisen bis zum Schmelzpunkt zu bringen. Die latente Schmelzwärme für Eisen beträgt 247 kJ/kg, bzw 2.47 ∗ 10 8 Joule. Sie werden also feststellen, dass die zum Schmelzen einer Tonne Eisen erforderliche Energie um eine Größenordnung niedriger ist als diese 1 % Abwärme.

Theoretisch wird Ihre Waffe also sofort explodieren. Sie werden auch feststellen, dass Sie Ihr Projektil nur bis zu seinem Curie-Punkt erhitzen und dann echte Probleme haben, es weiter (oder möglicherweise überhaupt) zu beschleunigen, obwohl ich davon ausgehe, dass Sie es immer noch gut erhitzen können. Hoffentlich trifft es nicht die Wände Ihrer Waffe. Hoffentlich hat auch Ihre Waffe keine Probleme mit dem "Trockenschießen"!

Problem eins, dann muss die induktive Erwärmung des Projektils höllisch niedrig sein. Ihre Coilgun muss wahrscheinlich > 99% effizient sein.

Lassen Sie uns als Nächstes die Fähigkeiten Ihrer Coilgun erraten, indem Sie einen faulen Trick von Luke Campbell verwenden (den ich im immer nützlichen Projekt rho gefunden habe ). Es ist nicht ganz realistisch, aber es gibt Anhaltspunkte für die Leistung und Plausibilität Ihrer Magnetpistolen.

Nehmen Sie nun an, dass der Lauf mit Feld gefüllt ist und dass das Projektil das Feld aus dem Lauf fegt und die Feldenergie in kinetische Energie umwandelt (so funktionieren Coilguns nicht wirklich, aber es gibt die physikalische Obergrenze basierend auf der Energieeinsparung an). . Die Energiedichte beträgt etwa 400 kJ/m3/T2 mal dem Quadrat der Magnetfeldstärke (398.098 J/m3/T2 auf sechs signifikante Stellen). Nennen Sie diesen Wert K.

Sie kennen jetzt das Volumen, das im Lauf benötigt wird, basierend darauf, wie viel Energie das Projektil am Ende hat

Volumen = kinetische Energie / (K * (Magnetfeld)^2)

Stellen wir uns vor, der Lauf hat einen Durchmesser von 30 cm (ein 1-Tonnen-Eisengeschoss wäre daher etwas weniger als 2 m lang). Das überstrichene Volumen des Projektils beim Durchqueren eines 100-m-Laufs beträgt daher etwa 7,07 Kubikmeter.

Mit der obigen Formel benötigen Sie eine Magnetfeldstärke von 400 T. Das ist viel . Dies liegt weit über dem magnetischen Sättigungspunkt für ein Eisenprojektil (1-2 Tesla), sogar höher als der Sättigungspunkt eines modernen "Hoch"-Temperatur-Supraleiters (100-200 T). Sie müssen Supraleiter mit einer Temperatur von mehr als Raumtemperatur von Hand wellen, um mit dieser Art von Feld fertig zu werden. Denken Sie daran, wenn Ihre Feldstärke das kritische Feld Ihres Supraleiters überschreitetDie Supraleitung verschwindet, und Ihre Waffe wird wahrscheinlich auf sehr schlechte Weise knallen. Denken Sie auch daran, dass das oben erwähnte dumme Eisenprojektil viel toleranter gegenüber ernsthafter Erwärmung ist als Ihre ausgefallenen Supraleiter, die die Supraleitung wahrscheinlich bei viel Leistungstemperaturen als dem Curie-Punkt von Eisen stoppen werden. Ihre Anforderungen an die induktive Erwärmung werden noch strenger, was eine noch höhere Effizienz erfordert, die von einem bereits erstaunlich effizienten System verlangt wird.

Problem 2 ist also die Materialwissenschaft. Sie werden einige absurd optimistische Superhochtemperatur-Supraleiter brauchen, damit das funktioniert.

(Außerdem hoffe ich, dass Sie hier nur dumme Projektile werfen. Viel Glück, wenn Sie eine Technologie finden, die die Beschleunigung, Erwärmung und Magnetfelder überlebt, denen Sie das Projektil hier aussetzen.)

Wenn sie bis zu 100 km/s erreichen könnten, wäre das fantastisch.

Wenn Sie mit "fantastisch" "fest im Bereich der Fantasie" meinen, dann haben Sie Glück! Die Energieniveaus, mit denen Sie umgehen müssen, sind gut zwei Größenordnungen höher. Ihre Supraleiter und Ihr Projektil müssen aus Feenstaub bestehen.

Problem drei: Sie stehen bereits an der Grenze dessen, was möglich zu sein scheint. Weiter geht es eigentlich nicht.

Es gibt natürlich weitere Probleme in Bezug auf die schiere Menge an Kraft, die Sie auf Ihre Waffe werfen müssen, um das Projektil auf die erforderliche Geschwindigkeit zu bringen, die Größe und Komplexität der zugehörigen Ultrakondensatortechnologie (die boomen wird große Zeit, wenn sie während des Ladevorgangs beschädigt werden!), die schiere Menge an Strom, die Ihre Schalter bewältigen müssen, um die Beschleunigungsspulen schnell genug ein- und auszuschalten, die Stromerzeugungsanforderungen Ihres Schiffes, die erforderliche Wärmeabfuhrfähigkeit und so weiter und so weiter. Ich glaube, Sie werden enttäuscht sein, sorry.

Ich für meinen Teil heiße unsere neuen Feenherrscher willkommen.
Die bissige Bemerkung über Tonne fühlt sich unnötig an. Sie können einen Kommentar posten, in dem Sie um Klärung der Maßeinheit bitten, wenn es sich um Short Ton oder Metric Ton handelt. Dafür sind Kommentare zu der Frage da.
@Oxy Kurze Tonne (2000 lb / 907 kg), lange Tonne (2240 ​​lb / 1016 kg) oder metrische „Tonne“ (2204 lb / 2000 kg) (korrekt als „Tonne“ bezeichnet)
@Chronocidal es sind 1000 kg, nicht 2000. Pedant zu sein hilft überhaupt nicht, sehen Sie? Sie haben einen Tippfehler gemacht, einen Kommunikationsfehler, genauso wie jeder weiß, was eine metrische Tonne ist, jeder Betroffene weiß, dass die korrekte Schreibweise Tonne ist, und bei unklaren Fragen haben Sie zwei Möglichkeiten: spöttisch sein oder um Klärung bitten.
@Oxy Ja, ich habe einen Tippfehler gemacht. Ich bewies jedoch die Existenz einer 3. Tonne (der langen Tonne, die sich aus dem altgermanischen 6er „Hundert“ (120) ergibt) – während „jeder“ von der Tonne wissen mag, wissen viele nur davon entweder die kurze oder die lange ("Imperial") Tonne, aber nicht unbedingt beide. Ich entschuldige mich aufrichtig dafür, dass ich versucht habe, die Verwirrung zu verringern, die Ihr unvollständiger Kommentar verursachen könnte *Augenrollen*
@Oxy, da die verschiedenen Alternativen innerhalb von 10% der metrischen Tonne liegen, z. nicht ausreichte, um einen praktischen Unterschied zu meinen Schlussfolgerungen zu machen, ließ ich es so, wie es ist. Die Antwort bleibt genauso nützlich. Sich über meine Respektlosigkeit zu beschweren, dient andererseits keinerlei sinnvollem Zweck.
@Chronocidal Sie mit dem Antwortposter gemischt, Snarkiness, hilft sicherlich niemandem, mir eingeschlossen.
@StarfishPrime Sich über Respektlosigkeit zu beschweren, wo eine bloße Klarstellung ausreichte, hilft, die Antwort hilfreich statt konfrontativ zu halten. Und dies ist eine Seite, die darauf abzielt, kreative Prozesse zu unterstützen, nicht eine Seite, die darauf abzielt, den Fragestellern das Gefühl zu geben, dass sie verspottet werden, wenn sie nicht bereits genau wissen, wovon sie sprechen.
@Oxy Ich habe ein unwichtiges Detail mit leichter Respektlosigkeit behandelt, keinen Spott, und darauf eine völlig relevante und hilfreiche Antwort folgen lassen, die anscheinend nicht ausreicht, um Sie glücklich zu machen , ungeachtet Ihrer Behauptungen, " kreative Prozesse zu unterstützen ". Mal ehrlich, seid ihr alle Liebhaber imperialer Einheiten so empfindlich?
@StarfishPrime Die Antwort ist gut, mein ursprünglicher Kommentar ist nur ein bisschen, das sich unnötig bissig anfühlt und dass Sie stattdessen die Kommentare hätten verwenden können. Das zielte darauf ab, die Antwort auf gut+ zu verbessern, und wenn Sie das Gefühl haben, dass die leichte Respektlosigkeit mehr hinzufügt als abzieht, großes Lob an Sie, lassen Sie es auf jeden Fall so. Mein Glück ist völlig unabhängig von allem, was Sie auf einer SE-Site schreiben können.
OP hier, es hört sich so an, als ob eines der von Ihnen aufgeworfenen Probleme eine eigene Lösung bietet: Die Tatsache, dass die auf das Projektil übertragene Energie auf seinem Flächen- / Volumen-Sweep basiert. Ich könnte dies relativ zur Projektilmasse maximieren, indem ich einen Lauf mit einer sehr großen Fläche herstelle, der ein dünnes scheibenförmiges Projektil abfeuert. Außerdem meinte ich mit „Tonne“ 1000 kg, so wie ich es normalerweise denke. Ich werde versuchen, in Zukunft vorsichtiger zu sein.
OP hier nochmal. Wenn ich darüber nachdenke, ist die Sache mit dem Schmelzpunkt von Eisen vielleicht kein so großes Problem. Ich denke, so funktionieren die Reaper-Strahlkanonen von Mass Effect, die Ströme aus geschmolzenem Metall mit sehr hoher Geschwindigkeit abfeuern. Natürlich glaube ich nicht, dass geschmolzenes Metall einer magnetischen Beschleunigung unterliegt.
@FlyingLemmingSoup Das Problem ist, dass Flüssigkeiten nicht unbedingt sehr kohärent sind und Sie eher ein sich ausdehnendes Spray als eine feste Hülle erhalten, insbesondere wenn der gesamte Blob starken Magnetfeldern ausgesetzt ist. Außerdem neigen blitzschmelzende Dinge dazu, zu einer schnellen Änderung der Dichte zu führen, was wahrscheinlich ziemlich schlecht für die Waffe ist.
@FlyingLemmingSoup Ein sehr breites scheibenförmiges Projektil wird größere und schwerere Magnete erfordern, die eine größere und schwerere Verstrebung erfordern und, wette ich, größeren Effizienzproblemen unterliegen. Auch für kinetische Projektile ist lang und dünn am besten geeignet, um Objekte zu durchdringen. Kurz und dick ist mit Whiple-Abschirmung viel einfacher zu stören.
@StarfishPrime Hmmmm. Ich vermute, dass ich irgendwann mit der Hand winken muss . Ich mache das wahrscheinlich bereits mit meinen Fusionsraketentriebwerken, die irgendwie stark genug und wärmeeffizient genug sind, um einem Kriegsschiff eine Beschleunigung von etwa ag für etwa 200 km / s Delta-V zu verleihen, wobei nur 20% der Schiffsmasse Treibmittel sind . Ein solcher Motor würde Ausgangsleistungszahlen mit einer beunruhigenden Anzahl von Nullen erfordern, die ausreichen, damit 1% Abwärme das Schiff wahrscheinlich in wenigen Sekunden oder weniger zum Schmelzen bringt.
@FlyingLemmingSoup Diese Zahlen klingen eher für Motoren geeignet, die den größten Teil ihrer Leistung aus Antimaterie und nicht aus Fusion beziehen, und selbst dann werden sie erschreckend überfordert sein und Terawatt an Gammastrahlen erzeugen. Das sind wirklich Leistungszahlen, die besser für rückwirkungsfreie Antriebe geeignet sind (und solche Technologien könnten auch helfen, Ihre Super-High-Power-Projektilwaffen zu erklären).
@StarfishPrime Hmm. Wenn ich ein wenig mit den Zahlen herumspiele, wenn ich einen Motor mit 200 km / s Delta-V bei 20% Schiffsmasse wollte und seine Leistung auf etwa die eines Raketenmotors beschränkte, würde ich mit einer Beschleunigung von nahe enden bis 0,1 m/s^2. Gut für zivile Transporter, nicht so sehr für ein Kriegsschiff. Wenn das Schiff einen schnellen Geschwindigkeitsschub braucht, kann ich das zum Glück erreichen, indem ich die Menge an Reaktionsmasse erhöhe, die die Fusionsrakete abfeuert. Es wäre ein Kompromiss zwischen Energieeffizienz, Masseneffizienz und Geschwindigkeit.
Re " Wenn Sie mit "fantastisch" "fest im Bereich der Fantasie" meinen, dann haben Sie Glück! ", LOL!
Ihr habt die Feenstaubtonne vergessen

Daher ist es wahrscheinlich wichtig, hier ein paar Dinge über Physik und die Newtonschen Gesetze zu erklären. Der ganze Sinn einer Railgun besteht darin, mit einem kleineren Projektil viel Schaden anrichten zu können, indem sie ihm viel mehr Geschwindigkeit verleiht.

Impuls = Masse x Geschwindigkeit

In dieser Gleichung sagen wir, dass Sie den Schaden, der bei einer Kollision mit etwas verursacht wird, auf zwei Arten erhöhen können; Sie können die Masse erhöhen oder die Geschwindigkeit erhöhen. Eigentlich kann man auch beides machen, wenn man will und das versucht man auch mit schwererer Munition, aber wozu?

Denken Sie daran, dass insbesondere im Weltraum jede Form des Abschusses von Munition, sogar eine Railgun, auch ein Schubvektor ist. Das heißt, wenn Sie die Masse der Kugel erhöhen, die Sie bereits auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigen, ändern Sie dabei den Vektor Ihres Schiffes, indem Sie es von der Angriffsrichtung wegdrücken. Ganz zu schweigen davon, dass die Verbesserung der Startbeschleunigung des Projektils bei gleichzeitiger Erhöhung seiner Masse bedeutet, dass in der Größenordnung, von der Sie sprechen, um Größenordnungen mehr Energie genutzt werden kann.

Ist es möglich? Ja, natürlich ist es möglich. ABER, machen Sie es so, dass Sie das Schlachtschiff im Weltraum effektiv neu erfinden. Diese massiven Kanonen werden Boote da draußen ziemlich weit herumschieben, und als solche werden Sie effektiv ein massives Boot brauchen, nur um die Dinge beim Feuern ruhig zu halten. Das ist wahrscheinlich eine gute Sache, denn Ihr Boot muss in der Lage sein, unglaubliche Energiemengen zu speichern, also beherbergt es wahrscheinlich eine Art Fusionsreaktor oder Kondensatorbänke, die moderne Industriebatterien wie Telefonladebänke aussehen lassen.

Das Wichtige, was zu beachten ist, ist die Gleichung für Energie;

Energie = 1/2 x Masse x Geschwindigkeit 2

Das bedeutet, dass Ihr Energiebedarf proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist, die Sie erreichen möchten, und dass Sie umso mehr Energie aufbringen müssen, je mehr Masse Sie beschleunigen. Wenn Sie also Ihr Projektilgewicht um 100 erhöhen, sind Sie das benötigen Sie 50-mal mehr Energie, nur um dem Projektil die gleiche Geschwindigkeit zu verleihen, und um die Geschwindigkeit um das 10-fache zu erhöhen, benötigen Sie weitere 100-mal, also brauchen Sie jetzt ein Schiff, das in der Lage ist, die 5.000-fache Energie der ursprünglichen Railgun freizusetzen, um Ihre Tonne davon zu bekommen Projektil auf 100 km/s - machbar, aber sehr gefährlich.

Letztendlich ist die Größe des Laufs nur wichtig in Bezug auf die Geschwindigkeit, mit der Sie die Energie übertragen können. Sind 100 m angemessen? Ich weiß nicht genug über die Technologie, um das zu sagen, aber der Punkt ist, dass Sie gerade Ihren Energiebedarf um 5.000 erhöht und Ihre Laufgröße nur um den Faktor 10 erhöht haben, was bedeutet, dass Ihr neuer Lauf in der Lage sein muss, das 500-fache zu vermitteln Energiedichte (oder das 500-fache der Energie pro eingestellter Lauflänge) wie beim ursprünglichen Design.

Wenn Sie es zum Laufen bringen, wird die relative Wirkung unglaublich sein und Sie könnten alte Schiffe problemlos auslöschen, aber denken Sie daran, dass Sie ein hundertmal größeres Schiff benötigen, um die Kanonen zu betreiben bedeutet Ihr Feind, dass es beeindruckend aussehen mag, aber es wird wahrscheinlich genauso schwierig sein, den Feind mit diesen bösen Jungs in Ihrem moderneren Kontext abzuschießen, wie es mit der aktuellen Technologie gewesen wäre.

Nach meinem Verständnis besteht eine gute Möglichkeit zur Schätzung von Hypervelocity-Runden darin, anzunehmen, dass ein Projektil, das sich mit 3 km / s fortbewegt, eine kinetische Energie hat, die ungefähr seiner eigenen Masse in TNT entspricht. Ein Projektil, das sich mit 30 km/s fortbewegt, hätte eine Energie, die ungefähr dem 100-fachen seiner eigenen Masse entspricht , und 100 km/s wäre ungefähr das 1000-fache seiner eigenen Masse. Ich mag runde Zahlen. :D
Und dann gibt es "Rückschlag". Für jede Aktion gibt es eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion. Ein Teil der Energie wird verwendet, um das Schiff in die entgegengesetzte Richtung zu beschleunigen.
@MichaelKutz Glücklicherweise skaliert die Impulsübertragung auf das Schiff nicht so schnell wie die an das Ziel abgegebene kinetische Energie. Wenn ein Schuss doppelt so schnell abgefeuert wird, erhält das Schiff, das ihn abgefeuert hat, doppelt so viel Schwung ... aber liefert viermal so viel zerstörerische Energie an das Ziel. Ich habe einmal die Berechnungen für die Dreadnoughts von Mass Effect durchgeführt, die einen Schuss mit so viel Energie wie eine taktische Atombombe abfeuern können, und festgestellt, dass sie das feuernde Schiff nur weniger als einen Meter pro Sekunde zurückstoßen.

Mündungsgeschwindigkeiten können bescheidener sein als Ihre projizierte Geschwindigkeit von 21 km/s. Als Gerard O'Neill Versuche mit Massenfahrern durchführte. Dies war Pionierarbeit für den Bau seiner vorgeschlagenen Lagrange-Zylinder-Lebensräume. Diese Untersuchung ergab eine Grenzgeschwindigkeit von etwa 4 km/s. Danach neigte jedes Projektil, das mit einem Massenfluss abgefeuert wurde, dazu, (a) eine Grenze zu erreichen, an der das elektromagnetische Feld nicht mehr Impuls auf die Projektile übertragen konnte, und (b) den Massentreiber zu zerstören.

Die Coil-Gun-Technologie könnte Projektile besser mit höheren Geschwindigkeiten abfeuern als Massentreiber und sicherstellen, dass sich die Projektile weiter in einer geraden Linie bewegen, ohne die Wände der Coil-Gun zu berühren.

Möglicherweise müssen Sie berücksichtigen, dass es praktische Grenzen für das geben könnte, was mit Spulenkanonen erreicht werden kann. Dies basiert auf empirischen Versuchen mit Massefahrern.

Ich denke, O'Neills Designs sind jetzt ziemlich altmodisch ... Materialwissenschaften und Leistungsschaltungen und so weiter haben sich seitdem weit entwickelt. Das Hochskalieren von Massentreibern (kann lächerlich lang sein, einen Planeten zum Verankern und Kühlen zur Verfügung haben usw.) ist jedoch viel einfacher als das Herunterskalieren solcher Dinge auf die Größe von tragbaren Schiffswaffen.
@StarfishPrime Danke. Ich fragte mich, ob der Fortschritt O'Neills Arbeit übertroffen hatte. Wenn größer besser ist, dann ist das Hauptproblem die Version in Schiffsgröße.
Wie mächtig können wir eine Raumschiff-Coilgun machen?
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