¿Cómo intenta una nave espacial un curso de intercepción con uno hostil de manera realista (Parte I)?

Prefacio

La respuesta a esta pregunta es muy larga y complicada. No estoy seguro de si me comprometeré a responderla con el estándar de la ciencia pura. Sin embargo, comenzaré con un esquema general y trabajaré hacia ese objetivo. De esa manera, si me doy por vencido a la mitad, al menos tendrás algo.

Referencias

Estoy basando mi respuesta principalmente en estas referencias:

1. Atomic Rockets: Space War - Estrategia y táctica
2. Manifiesto Rocketpunk (al menos 15 entradas sobre guerra espacial)

Aunque le llevará mucho tiempo hacerlo, cualquiera que desee escribir de manera semirrealista sobre la guerra espacial debería hacerlo. Cambiará mucho tu perspectiva.

Introducción

La guerra espacial no es similar a otros tipos de guerra.

Configurar

• Ambos lados tienen redes de sensores decentes, el sigilo no es posible.
• Las bengalas de conducción revelan los vectores de aceleración y velocidad, la posición, el tipo de motor, las capacidades de rendimiento aproximadas del barco y las masas de los barcos.
• Las computadoras pueden calcular fácilmente los posibles destinos para cualquier flota.
• Cualquier planificador defensivo decente comprenderá que el lanzamiento de una flota de UNAPA desde la Tierra podría muy bien señalar el inicio de operaciones ofensivas y comenzar los preparativos defensivos.
• La fuerza de UNAPA puede elegir los parámetros de participación (hora de lanzamiento, ubicación de intercepción, etc.).
• La fuerza ofensiva siempre sabe si planea atacar o simplemente asustar a los defensores.
• Las fuerzas ofensivas tienen más del doble$\Delta v$para realizar esta misión dentro de 1 año, si es un viaje de ida. $\Delta v = 120 km/s$es suficiente para un viaje de ida y vuelta a Júpiter con un tiempo de viaje de ida de 6 meses
• Las fuerzas de UNAPA se reservarán$\Delta v$para que puedan maniobrar durante la pelea.
• Planifique que las fuerzas de UNAPA estén en camino durante 6 a 12 meses (los defensores tienen mucho tiempo para preparar una recepción).
• La UNAPA intentará mantener a los defensores adivinando cuál es su verdadero objetivo (es decir, qué cuerpo en el sistema joviano planean asaltar) o elegirán llegar en el peor momento para la defensa (probablemente cuando la mayor parte de las fuerzas de los defensores estén en el opuesto de Júpiter de su objetivo.
• Dadas las masas de los barcos involucrados y una densidad razonable, estos son barcos diminutos (más pequeños que las fragatas navales de EE. UU.) . Teniendo en cuenta que más de 2/3 de su volumen se llenará con combustible, espere que las tripulaciones se cuenten en decenas de personas.
• Las distancias en el sistema joviano son aproximadamente el 0,1% de las distancias entre los planetas dentro de la órbita de Júpiter ($\frac{r_{Callisto}}{r_{Jupiter}} = \frac{1.8 \cdot 10^6 km}{7.8 \cdot 10^{8} km}$)
• Dado que la nave espacial involucrada posee características de rendimiento más o menos similares, los defensores pueden arrojar fácilmente todos los recursos a los atacantes.
• Dado que los defensores pueden ver venir a los atacantes, eso es lo que harán.

Los defensores siempre pueden interceptar a los atacantes.

Usando la configuración anterior:

1. Advertencia avanzada de 6 meses
2. Rendimiento artesanal similar

Eso debería ser cierto incluso si necesita la intercepción más difícil "0-0" ("0" distancia y "0" velocidad relativa).

La advertencia de 6 meses brinda a los defensores mucho tiempo para prepararse.

Dado el rudimentario estado de desarrollo de las fuerzas opuestas, no veo ninguna razón por la que los defensores puedan tener éxito.

Primero, sin embargo, los barcos son demasiado pequeños. Los transportes de tropas tienen el tamaño de 3 batallones, o alrededor de 3000 a 3600 soldados para los batallones de la Marina de los EE. UU. Suponiendo que los barcos tengan tamaños similares a los de los barcos de la armada, un transporte de asalto anfibio de clase Tarawa tendrá una capacidad de alrededor de 45,000 toneladas para transportar 1700 soldados. Calcule que los aviones de aterrizaje para la clase Tarawa son equivalentes a los transbordadores de aterrizaje como primera aproximación. Entonces, se necesita algo del orden de 100,000 toneladas para sus 3 batallones por transporte de tropas.

Sus transportadores de drones transportan de 100 a 120 drones de 60 a 80 toneladas por dron, por lo que un transportador cargado tendrá una masa de más de 10,000 toneladas (y eso es solo carga útil). Calcule al menos 10.000 toneladas para el vehículo en sí, y probablemente más en la vecindad de las 100.000 toneladas de los buques de transporte de tropas. Presumiblemente, los transportistas tienen que albergar equipos de mantenimiento, provisiones y repuestos.

Es importante darse cuenta de que los defensores DEBEN interceptar los transportes de tropas antes de que dejen caer sus tropas. Una vez que los invasores están caídos y cerca de los asentamientos, el bombardeo desde arriba no es una opción, a menos que el GATF quiera tomar la opción de Ben Tre . Esto significa que las fuerzas defensoras se ven obligadas a holgazanear cerca de las lunas objetivo. También significa que no pueden extenderse para cubrir las 3 lunas, lo que invitaría a la derrota en detalle. Como resultado, son vulnerables a la detección por parte de los drones de reconocimiento del grupo de trabajo de UNAPA.

La UNAPA, en cambio, se da el lujo de excesos considerables$\Delta$v, lo que significa que pueden retrasar su llegada y elegir su vector de ataque.

Los drones de ataque presumiblemente estarán armados con grandes ojivas de fusión, ya que sus capacidades de maniobra terminal son demasiado limitadas para permitir intercepciones cinéticas. Suponiendo una velocidad terminal de 30 km/seg, una aceleración de 25 g y un rango de guía terminal del orden de los sistemas de orientación mínimos de KW, la guía terminal solo puede proporcionar unos 500 metros de corrección. Además, por supuesto, un cuasi accidente por parte de una bomba nuclear presumiblemente tendrá un efecto EMP útil en el objetivo.

Llamativamente ausente de las capacidades de la nave está la defensa puntual. Los barcos son patos sentados. De hecho, la armadura funcionará bastante bien contra las explosiones nucleares, pero las rondas KW son simplemente imparables. Una bala de 41 kg que viaja a 20 km/s tendrá una energía de impacto de 8,2 GJ (alrededor de 2 toneladas de TNT) y atravesará cualquier blindaje y cualquier nave. Longitudinal. Y tratar de detener un bogey entrante disparándole es bastante ridículo si está en curso de colisión. Incluso si lo convierte en chatarra, esa chatarra seguirá viniendo hacia usted a 20 o 30 km/seg.

Tenga en cuenta que los puntos a continuación asumen que al menos los barcos tripulados, y probablemente los drones, pueden ocultarse contra la detección pasiva, particularmente en el IR.

Dada la letalidad de las armas y la vulnerabilidad de las naves, la victoria será para el que dispare primero, lo que pondrá un premio en el despliegue de drones. Los drones de piquetes defensivos deben estar constantemente emitiendo RF u ópticos para detectar a los intrusos, y esto los hace visibles desde largas distancias y evitables. En el caso de un compromiso de reunión (ambos lados en modo sigiloso hasta que se vean visualmente), ninguno de los lados puede golpear al otro rápidamente. Los drones que aceleran a 25 g tardarán 3 minutos en alcanzar la velocidad de ataque máxima, por lo que los enfrentamientos a distancias de 4.000 km aproximadamente proporcionarán una gran advertencia al lado atacado para lanzar sus propias salvas de misiles imparables. Los lanzamientos de KW son mucho más rápidos, con tiempos de vuelo de aproximadamente 4 segundos para disparos realizados en el rango máximo (115 km). Sin embargo, los rieles de lanzamiento deben estar apuntados con precisión, y esto implicará girar toda la nave que alberga los cañones. Las torretas no son una opción. Lanzar una bala de 41 kg a 20 km/s utilizando un riel de 10 metros requerirá fuerzas de lanzamiento de 20 MN durante 1 ms. Esa es una carga máxima de g en el proyectil de aproximadamente 2 millones de g y una fuerza de retroceso máxima de 2000 toneladas en la montura.

Entonces, la UNAPA se acercará desde algún curso seleccionado a una de las lunas, precedida por un enjambre de drones de reconocimiento que están en modo de búsqueda completamente activo, seguido por un enjambre más grande de drones de ataque para dar servicio a cualquier objetivo ubicado. Estos se moverán bastante rápido. Un segundo enjambre de drones llegará más tarde, a menor velocidad, precediendo a la flota principal, con los transportes de tropas frenando con fuerza para dejar caer sus tropas.

Si el GATF está en el primer sistema, los drones de ataque probablemente lo matarán. De lo contrario, las lunas sucesivas se vuelven más difíciles de tomar para la UNAPA sin morir, ya que su ubicación es revelada por el primer ataque.

1) Cambia la masa de tu nave/misil para aumentar/disminuir la posibilidad de interceptar.

2) Usa la gravedad de los objetos cercanos para ayudarte a acelerar y obstaculizar a tus enemigos. a) Esto puede requerir poder predecir el camino/curso de acción más probable del enemigo.

3) Posicionamiento defensivo. Coloque sus fuerzas de tal manera que, incluso con el empuje más bajo, no haya un vector entrante que no pueda ser interceptado antes de que el planeta caiga.

4) Use el sigilo para ocultar sus fuerzas y solo lance fuerzas de intercepción cuando el objetivo esté dentro de la envolvente de la amenaza.

Artillería

Su mejor apuesta, con diferencia, para interceptar a la fuerza contraria será la artillería. Sazona los objetivos entrantes con montones y montones de proyectiles pequeños y rápidos mientras están en camino en lugar de enviar barcos para encontrarlos.

Los proyectiles fríos y oscuros, por debajo de cierto tamaño, serán prácticamente indetectables. A velocidades orbitales, las velocidades relativas entre las naves entrantes y tus proyectiles serán enormes, lo que provocará daños intensos por colisiones. Además, podrá permitirse montones y montones de ellos. No necesita preocuparse por una precisión relativamente baja si puede lanzar una nube de un millón de proyectiles a alguien.

Incluso un proyectil del tamaño de un huevo será mucho más grande que el tipo de micrometeoritos para los que la mayoría de las naves espaciales están equipadas. Invertir en enormes cañones de bobina orbitales que pueden disparar rápidamente tales proyectiles con buena precisión será mucho más económico que invertir su delta-v en levantar una gran cantidad de aire, tripulación y equipos de soporte vital.

Además, casi todo el gasto en la instalación de una buena artillería será por adelantado, y puedes continuar disparándolos todo el tiempo que tus oponentes se acerquen. Si tu oponente quiere sobrevivir al bombardeo, tendrá que invertir tanto en combustible y blindaje adicionales que su flota no será lo suficientemente fuerte como para enfrentarse incluso a una pequeña flota orbital una vez que se acerque a Europa.

Interceptar en órbita

Para cualquier barco que pueda sobrevivir al bombardeo de artillería de largo alcance, la mejor opción para los defensores será esperar el mayor tiempo posible antes de interceptarlos. El mejor momento para interceptar será en la órbita de la luna objetivo. Esto es para conservar combustible y permitir que los defensores desplieguen la flota defensiva más grande posible.

Moverse a cualquier parte del espacio requiere mucho combustible, en relación con la masa de las naves que se mueven, así como mucha estructura adicional en términos de tanques de combustible y etapas del motor. Esperar hasta el último minuto posible permitirá a los defensores colocar la mayor cantidad de material defensivo al menor costo posible.