Nave espacial autosellante

Estoy escribiendo una historia de ciencia ficción en la que naves espaciales se disparan entre sí, como es costumbre. Estoy usando mucho handwavium, por ejemplo, unidades sin reacción, FTL, placas de gravedad, etc., pero me gustaría que el combate real fuera más cercano a la realidad. La mayoría de las naves se disparan entre sí con misiles desde distancias muy largas, pero ocasionalmente se acercan lo suficiente como para dispararse con armas de proyectiles lo suficientemente fuertes como para perforar la armadura de los demás.

Estoy imaginando una armadura en capas para las naves espaciales que consta de múltiples capas de placas y fluidos no newtonianos. También quiero agregar un fluido/material como parte de las capas del blindaje que, al igual que un tubo de bicicleta autosellante, sella el blindaje contra la pérdida de atmósfera si el área dañada es lo suficientemente pequeña, usando bolsillos que cubren la capa interna del casco para asegúrese de que un daño mayor, por ejemplo, por el impacto de un misil, no drene el fluido de todo el casco tratando de sellar un agujero de diez metros.

¿Hay algún fluido u otro material que se endurezca al aspirar y pueda crear un sello lo suficientemente hermético para resistir las maniobras de combate o es concebible?

¿Por qué no usar también armas de proyectiles a larga distancia? Es espacio después de todo, sin resistencia del aire.
El rango de compromiso típico en mi libro está en el rango de varios segundos luz. En el momento en que un proyectil recorre la distancia hasta el objetivo, ya se ha movido durante varios segundos, ignorando el hecho de que ni siquiera vio su posición real cuando disparó los tiros, lo que hace que cualquier proyectil no dirigido sea ineficaz y basado en la suerte. Incluso a distancias más cortas (10.000 km) se necesita peso para golpear un barco con armas no guiadas. Un misil puede viajar durante sesenta segundos y luego dirigirse al objetivo y golpearlo, razón por la cual ese es el principal método de combate.
Me parece que es mucho más probable que golpee a alguien con un arma de proyectiles que con un arma de misiles, salvo alguna tecnología en el universo que desconozco. Los misiles son fáciles de ver venir y, mientras son guiados, tienen que elegir entre ser lentos o tener la misma probabilidad de fallar que un proyectil. Por otro lado, puedes predecir el movimiento de una nave enemiga (dar la vuelta es difícil, a velocidades interplanetarias) y disparar un proyectil casi indetectable a velocidades absurdas.
Imagínelo de esta manera: la nave enemiga está a 30 segundos luz de distancia. Disparas un arma imaginaria que viaja a la velocidad de la luz. En el momento en que el tiro alcanza el objetivo, está a 60 segundos de donde lo vio cuando disparó el tiro. Si agregaba aleatoriamente solo 1 g a su movimiento lateral, cubría 588 m de distancia lateral. Para golpearlo, tendrías que cubrir un área de ~1 millón de metros cuadrados con proyectiles. Suponiendo que un barco tiene 100 m de largo, 20 m de alto y muestra su mayor área de superficie hacia usted, solo el 0,2% de sus disparos realmente darán en el blanco. Ahora escale eso a distancias de 60 segundos luz.
Supongo que mi punto es que si bien los proyectiles tendrían pocas posibilidades de impactar, los misiles tendrían aún menos posibilidades. Según las velocidades esperadas, los misiles tardarían días en llegar a su objetivo, momento en el que fallarán (luego deberán detenerse, dar la vuelta, volver a acelerar y volver) o serán derribados instantáneamente. Son más caros, más difíciles de producir, más lentos y con la misma probabilidad de fallar. ¿Dónde está el beneficio?
Los misiles pueden viajar a fuerzas g mucho más altas que los vehículos ocupados por humanos. En mi historia, los misiles aceleran a 750 g, lo que significa que para viajar treinta segundos luz, necesitan ~20 minutos. Su velocidad final es de 11000 km/s, más del 3% de la velocidad de la luz. Tienen sus propias maniobras evasivas que no están limitadas por los límites humanos de movimiento lateral, lo que, combinado con su velocidad relativa, los hace muy difíciles de alcanzar. La mayoría de los misiles fallan o son derribados, pero solo se necesitan unos pocos para destruir o paralizar un barco. La posibilidad de acertar sigue siendo bastante baja, pero es más confiable que cubrir un área.
Los misiles en realidad tampoco golpean el barco; solo tienen que acercarse lo suficiente para dejar que sus fragmentos golpeen la nave. No estoy seguro de si los misiles HE funcionarían sin estar justo en el objetivo. Más importante aún, los misiles se guían solos hacia el objetivo mientras que los proyectiles solo siguen un camino recto.
Con una aceleración de 750 g, los misiles necesitarían 25 minutos para alcanzar los 11 000 km/s según mis cálculos. Del mismo modo, necesitarían ese tiempo para detenerse, si es necesario. Es cierto que no necesitarían detenerse, tendrían que 'corregir' su trayectoria a medida que avanzan, pero a esas velocidades y con una aceleración como esa, creo que serían más o menos incapaces de realmente "guiarse" a sí mismos en un manera que sería útil VS. rociar un área con metralla barata. Pero esto se está alargando demasiado, así que aceptaré no estar de acuerdo.
El problema es que la armadura es dura y tiene mucha masa , mientras que los objetos autosellantes son flexibles y... gomosos. Los dos no se pueden reconciliar.
Además, " un agujero de diez metros " es grande . Como 79 metros cuadrados de grande. Necesitaría suficiente redundancia en el área circundante para completar eso (de alguna manera) mientras retiene la fuerza en esas áreas.
@RonJohn Probablemente lo redacté mal. El fluido estaría en bolsillos para que no intente llenar un agujero de 10 m. En cuanto a flexible versus duro, la idea es una armadura en capas y el fluido solo debe proteger contra el vacío, no brindar protección, por lo que solo sería una de las múltiples capas entre las placas de armadura.
@Onyz Si ayuda, el 100% de las armas de campo actuales diseñadas para golpear algo en el espacio son misiles, y el 100% de las armas futuras que conozco también son misiles. El 0% son proyectiles, porque es mucho mucho mucho mucho más difícil acertar con un proyectil a esas distancias. (definiendo la línea entre proyectil y misil por el hecho de que los misiles son guiados)

Respuestas (4)

Agua

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https://medium.com/empieza-con-una-explosión/el-agua-se-congela-o-hierve-en-el-espacio-7889856d7f36

Cubre tu barco con agua. El casco exterior no está aislado, por lo que esta agua será hielo. Las rondas entrantes gastarán su energía rompiendo y calentando el hielo, lo cual es bueno. El hielo calentado puede volverse líquido o incluso vapor, pero perderá rápidamente este calor hacia el hielo de 100K que rodea al frío espacial y regenerará la capa de hielo. Es posible que pierda algo de vapor o líquido en el espacio.

Un casco exterior sin metal hecho de hielo cubierto con plástico sería genial.

Esta es una respuesta fantástica y floreciente y tiene el beneficio adicional de ser tan escandalosamente simple que los lectores de un libro no verían venir la idea. Saltar a Google y descubrir que es exactamente como lo explica le daría a la historia fabulosos puntos de credibilidad.
Esa es una solución interesante. El agua tiene algunas desventajas, como poca capacidad de compresión, y no estoy seguro de si fluiría lo suficiente como para cubrir el agujero antes de congelarse. Tal vez se necesitaría agua salada o soluciones similares a anticongelantes para bajar el punto de congelación y darle más tiempo para que se extienda antes de congelarse. Definitivamente es un enfoque interesante que pasaré algún tiempo investigando.
El espacio es realmente malo para enfriar las cosas: no hay convección y a 0c hay muy poca radiación. ¿Es el enfriamiento por evaporación (que se detiene cuando el material se vuelve sólido) lo que tiene en mente?
Un trozo de hielo de 100 Kelvin perdería calor muy lentamente. Lo más probable es que se calentara debido a la presencia de estrellas cercanas.
@JohnDvorak: Sí: el enfriamiento en el espacio debe ser a través de pérdidas radiantes y, por lo tanto, el casco exterior maximizaría esto (y minimizaría el calentamiento radiante de las estrellas, por lo que reflejaría al máximo). La masa térmica es útil en lo que respecta a la recongelación: incluso si parte del hielo se calienta, la masa térmica del resto es grande y el agua caliente puede perder calor hacia el resto contiguo por conducción y convección. También es agradable volver al agua en lugar de todo lo demás: incluso si está muy licuada con impactos repetidos, aún cabría en el casco porque se contraerá a medida que se derrita.
@willk En realidad ... sospecho que la expansión y contracción térmica frecuente hará más daño que bien.
Esto tiene grandes problemas cerca de las estrellas. La estrella hervirá el agua con la que estás revistiendo tu nave si estás dentro de la Línea de Hielo. en.wikipedia.org/wiki/Frost_line_(astrofísica)

¿Qué tan grande es el agujero que necesitas para sellar? Si se trata de una escala micro o muy pequeña, tal vez podría usar un polvo que tenga una relación de Hausner alta , lo que hace que el polvo fluya mal y se "puente" . Cuando se expone al vacío, la presión negativa sacaría el polvo del orificio hasta que se impidiera moverse más.

Sin embargo, no estoy seguro de cuáles son los efectos de 0g en esto. No creo que se haya estudiado nunca. Supongo que los líquidos espesos tienen algo similar a esto, pero trabajo con polvo para ganarme la vida, así que esa es mi experiencia.

Otra cosa a tener en cuenta es que las celdas evitarán la pérdida total, pero también lo harán más vulnerable a lo largo del borde de las celdas. Esto podría combatirse con una escala como la estratificación de las células.

Ha habido una gran cantidad de historias y películas que han utilizado un fluido similar al mucílago para tapar pequeños agujeros de micrometeoritos y similares. Como dices, dependiendo del tamaño de la brecha, es un buen comienzo.
No estoy muy seguro de qué tan grande sería un proyectil del tamaño de una bala de pistola en el casco a velocidades relativistas después de atravesar el revestimiento, pero imagino agujeros de alrededor de 2-10 cm. Para algo más grande, los ingenieros tendrían que ganarse su paga. Escalar la armadura es una buena idea, ya estaba tratando de encontrar una solución para los bordes específicamente. Buscaré en la relación de Hausner, tal vez me ponga en el camino correcto.
@SCMorfildur, por qué dispararía algo tan pequeño en el espacio es una pregunta en sí misma, pero supongamos una bala de 9 mm (7,5 g) y usemos este sitio para encontrar la energía de la bala a 0,9c: 2,36x10^15 julios. Una explosión nuclear de 1 MT libera 4,18x10^15 julios. Entonces, su bala de 9 mm a 0.9c es equivalente a una bomba nuclear de medio megatón. Pero, como dije, ¿por qué despedirías algo tan pequeño? Enviemos un obús M107: 43,2Kg -> 1x10^18J ~ 239 MT. ¡Ahora estamos cocinando con gas!
@JBH El tamaño del proyectil que te golpea no es necesariamente el tamaño del proyectil con el que el enemigo quiere golpearte, es decir, cualquier metralla del misil que derribes aún podría tener algunos fragmentos pequeños que te golpeen. Obviamente, le gustaría tener un golpe masivo para causar daños graves, pero es probable que este tipo de armadura no ayude en una brecha grave.

No es un fluido, pero actualmente se están desarrollando materiales de autocuración en todo el mundo: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Self-healing_material

Dicho esto, mi opción favorita son los nanbots, en grandes cantidades se verán como un fluido cuando se mueven y, como ventaja, te dan una sensación extra de ciencia ficción (mientras aún están dentro del reino de la ciencia ficción dura), en condiciones normales reside entre los mamparos, pero una vez expuestos al vacío, tienen sensores que detectan la caída de la presión del aire y entran en acción, cubriendo cualquier agujero en el casco (perdón por el juego de palabras) moviéndose hacia el agujero y uniéndose al mamparo o entre sí hasta que el agujero está tapado.

también se pueden almacenar en tanques con tuberías que conducen al exterior del casco para que, una vez activados, se muevan por el exterior del casco hasta llegar al área necesaria, dependiendo del estilo que elijas para ver una oleada de nanobots moviéndose en el exterior de el barco para reparar los daños causados ​​al mismo puede ser toda una escena.

Los nanobots siempre son una opción, pero para mí siempre se sienten demasiado como una evasión. "Nanobots lo hizo" puede explicarlo todo. Es una sugerencia válida, pero la estoy evitando por opinión personal. Gracias por el puntero a los materiales de autocuración. Parece un tema interesante.
Entonces, ¿cómo te sientes acerca de los robots no nano? piensa en cosas como arañas que caminan sobre el casco de la nave hasta el agujero y escupen metal líquido que se endurece al ser expuesto al frío del espacio para cerrarlo

Actualmente, los helicópteros en el ejército tienen una vejiga dentro de la vejiga del tanque de gasolina para sellar los orificios de las balas como el delgado que se coloca en los neumáticos. la bala pasaría a través de la primera vejiga, el calor y el contacto del combustible de la bala que pasaría el pegamento sellarían el orificio.

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