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第四章 太空军舰的设计与制造篇(2 / 2)

在太空航行导论中曾经提到,太空船的推进引擎主要装在后方,并且将会复数配置以减少故障或战损时丧失推力的情况。因此主引擎将会以圆形阵列放在中心,外面以炮管包围,或是反过来环状配置而绕著船身外围,并包围中心的炮管束的方式来配置。

长筒型结构的太空船除了需在后方装设推进用的主引擎阵列以外,还必须要有能调整太空船指向的侧向引擎。这些侧向引擎将会以环形的配置放在船身的前后端。当需要改变船首指向时,则以两个环的反对称位置同时喷射来替船体提供一个角动量,并在抵达新指向前使用相对的引擎逆向喷射来停止转动。以下图为例,当此舰艇要往右转动舰首时,只要同时启动编号5与2的喷嘴即可,而要停止转动时,则可启动编号1与6的喷嘴来消除转动惯量。

|1||2|

/-----------------------------------------------|

||3|****X****|4||====

-----------------------------------------------|

|5||6|

==>应力传递方向==>X<==应力传递方向=""><>

需要注意的是,这种环形配置的喷嘴环离舰体转动轴心越远,则效率越高。但在大型舰艇上,由于具有很长的舰体,因此船首与船尾的喷嘴环动作时,舰体船壳与龙骨将承受相当的应力,从而有可能导致船体发生扭曲。这是由于动量在结构中传递应力所造成的。若以提升喷嘴环的推力来增加船身转动的速度,则应力就会相对增加。而消除或减低应力的方式,则是增加喷嘴环的配置,如上图中在转动质心X的固定距离标著*的地方,以两个一组对称配置的方式增加喷嘴环,并在转动船身指向时同时启动操作。如此便可有效减低船身所受应力,并增加转动速度。

六、武器系统配置

太空战舰的主要武器系统如粒子炮与磁道炮等,一般将会以成束綑绑或阵列布置的方式指向舰首,并以齐射的方式来涵盖敌舰可能的机动范围,以求能增加命中机率。这些主炮阵列虽是固定的,但炮口部分应该可以微调修改指向。所谓的微调,可能就是转动数公厘之类的。别小看这数公厘,炮口偏移一两公厘,光束打到一光秒以外可能就会出现数百公里的偏移量了。

除了主炮之外,舰体上应该会有数量众多的副炮。这些副炮将以能够旋转开火的炮塔的形式分布在艇壳上,并以体积较小与长度较短的雷射炮为主,主要用于进迫防卫的用途。需注意的是,此种炮塔不会像二战乃至于今日战舰的型态,反而会比较接近半圆形或浅曲面以减小RCS,也有可能采取升降式炮塔的方式以减少RCS(船大本厚就可以这样玩)。而一艘长达数千公尺乃至于十数公里的大型战舰,装备的副炮/炮塔数量可能会达到数十到上百门之谱。这些副炮的功能在于飞弹近迫拦截,接战范围大约在0.5至1光秒之间。

至于飞弹之类的武器使用,则是采取抛掷推离舰体再点火的冷射方式。由于太空中既无重力亦无阻力,太空战舰舰侧面以低压气体或弹簧侧向推出而尚未点火的飞弹,将会延推出方向持续远离军舰,但同时会拥有和军舰相同的前进轴线并与其并排前进,直到飞弹点火加速才会脱离军舰。因此军舰可以设定飞弹引擎点火的时间,在将飞弹全部推出后改变方向,等船舰远离惯性飞行的飞弹群之后再启动飞弹引擎。如此一来可以错开飞弹与军舰的前进轴,减少敌方侦知军舰的机会。

七、舰体装甲与防护设备

由于没有体积限制,太空战舰通常会有相当厚的装甲,但重量与密度应该会非常轻。主要原因在于太空战舰多半不会装备太厚的沈重金属装甲,而将以较轻的复合材质的多层装甲来组成。造成这种情况的原因主要是撞击/穿甲武器的原理限制。

在太空作战的环境中,面对拥有极高速度的动能武器,金属装甲的防御力并不会比其它材质(比如说,冰块)好多少。这是因为所谓的「固体音速」的限制的影响。固体音速即为声音在固体内传递的速度。而所谓的声音,事实上就是一种分子震动的传递现象,因此所谓的「固体音速」,就是在一个固体内的震动波传递速度,也就是固体内的应力波传递速度。

当弹头击中一块装甲时,如果弹头的速度超越此装甲固体音速,则由于弹头前进速度比装甲应力传递速度快,外层装甲将会来不及把弹头的冲击传递给内层分散承受。此时,弹头将会在前进时把装甲给「排挤」开来,这时固体装甲面对弹头所呈现出来的特性事实上接近于液体。也就是说,超越装甲的应力波传递速度的高速弹头撞击装甲时,装甲就像水(或者换个形容,象是奶油)一样,会被推向两侧而几乎没有防御效果。

一般金属的固体音速在每秒5000~8000公尺左右,然而在在二次大战中发展出来,到今天仍十分普及的的成型装药与自锻破片技术,便已经能够能发射秒速度达数千至上万公尺的半固体喷流或金属块来进行穿甲。事实上,目前所有的反战车飞弹与RPG等,均使用此种技术,而这些都是金属装甲所难以抵挡的。

而对于磁道炮而言,只要略微加长投射轨长度,投射体速度便可以轻易超过秒速10km。而没有达到秒速100km的磁道炮,在太空战斗中是毫无用处的。至于粒子炮投射的粒子团块速度更可以高达光速的95%,在这种情况下使用单纯的金属装甲根本毫无意义。即使是用太空提炼的超级合金来作为装甲,也很难改善这个问题。因为炮弹速度的增加远比金属材质性能提升改进的速度快的多了。

简单来讲,太空船不能期待舰体装甲可以挡住包含粒子炮在内的实体弹穿透性打击,因只要被命中就一定会穿透。舰体装甲要防护的只有雷射炮的烧蚀攻击与脉冲打击。以及在平时防护微流星体的低速(相对于粒子炮与轨道炮)撞击。最后,必须在某些区域防护电磁波与辐射的穿透以保护重要电子仪器与乘员的安全。因此太空战舰将会使用拥有许多夹层,中间灌以高分子热吸收液体的特殊复合装甲为主,并且在乘员舱与指挥舱等地再加上合金、水冰与多孔铅合金等夹层来当作最后一层的撞击与辐射防护。而这一类复合装甲的厚度可能很大,但重量将会相对较轻。

此外,在舰体乘员舱与引擎区附近的外壳,应该还会加上超导电磁线圈来做外层的电磁防护。并且亦有可能在战斗发生时,于重点区的船壳周围往外喷洒烟幕微粒来削减光束武器的攻击威力。象是这类微粒式武器干扰系统虽有一定效果,但是质量消耗将会很快,因喷出的粒子将很快扩散,又必须全程自行携带(现代海军会以喷洒水幕的方式来进行红外线讯号遮蔽,然其因可以直接吸取周围海水喷洒故不虞缺乏,而太空船舰则无此环境),所携带之质量将很有限,不足以维持全舰遮盖,因此只能拿来在短时间内保护重点区域。

在这种情况下,当船舰面对攻击时,将会使用前述的环形喷射口群组实施喷射,迅速进行小范围的随机闪避动作以干扰敌方瞄准来闪避攻击。最后,被炮火或微流星撞击穿透的装甲与舰体内部设备,可使用前述的机器工蚁群来实施快速维修,使之尽快恢复功能。简单来讲,船舰将以闪避(含干扰)与强化损管能力来面对攻击,而非以装甲来硬挡。事实上,这种情况与现代的海军是非常相似的。至于二十世纪的现代空军则是闪避攻击,但无空间与能量来执行损管作业。

八、护盾系统

电影与动画中常出现的可挡住光束武器的力场护盾系统,基本上是不可能在现实生活中出现的。因为并未有支持这种效果的理论存在。

当然在未来,若重力波的物理特性获得证实与解析,并且人类能制造出有效的重力波控制器,则让光束武器偏转并非不可能。然而这里有件所有漫画与电影都忽略的事:你无法只偏转敌人的武器,甚至无法只偏转武器。如果敌人打来的光束可以被偏转,则己方发射的光束将同样会偏转。此外不只武器光束偏转,连侦测用的光线(光线也就是电波,只不过频谱不同)也将一起偏转。

事实上,重力控制器将干扰甚至封闭整个空间(也许是舰艇周围的一个小空间),当空间受干扰或甚至封闭,则不只光束,任何物体,包含飞弹与轨道炮都会全部偏转。事实上,当一个重力控制器将船舰空间完全封闭时,等于创造出一个小型独立宇宙,将内外空间区隔成两个不同的宇宙,此时以重力控制器产生球形空间的舰艇将会凭空消失,无法以任何外部仪器加以侦测,同时其空间内部也将无法得知外部的讯息。如果真的发生这种状况,与其说这艘舰艇启动护盾,不如说它已经逃入超空间比较恰当。并且重力控制系统甚至可能会有惯性控制的效果,而这将使一艘数千万吨的巨大战舰拥有战斗机的灵活机动力,将可能会彻底推翻火箭推进理论这个太空作战借以运作作的基础

不过,其实还存在一种电磁粒子防护罩的概念。即以极化(磁化)的粒子微粒喷洒在舰体周围形成一个烟幕防护罩,并由配置在舰体上的超导线圈产生磁场去牵引束缚这个磁性烟幕,使其能与船身大致做相对等速运动。如此一来可大幅减少粒子散逸的情况。当然,舰体的不规则运动、引擎与姿态控制喷嘴的高速喷流,甚至是敌我的兵器都会吹走一部份粒子,因而需要持续喷出粒子来补充以维持密度。但使用电磁粒子至少能够使用相对少的烟幕原料携带量来在舰体周围维持一定密度的粒子护幕,并持需一个较长的时间。

这类电磁粒子护罩视磁场强度而定,可能会厚达数十上百公尺之谱。它对于轨道炮或是飞弹等实体兵器是没有用处的,但却可以在一定程度下折射偏转或削弱敌方的光束武器,包含雷射炮与一般粒子炮在内。

然而,这种电磁粒子护罩同时也会干扰舰艇自身兵器的发射作业。事实上,它对己方的干扰将远大于对敌方的干扰。因为光束武器发射初期轨道只要产生微小的偏转,经过遥远的距离就会导致巨大的误差。而敌方打来的光束受护罩影响,在己舰附近不远处才发生偏转,造成的误差将会远小于前者。这点可以从其造成的光束偏折角、洒布厚度以等来进行计算,基本上其价值并不乐观。

在这种情况下,有可能需要控制磁场形状,将电磁粒子护罩扭曲成管型筒状包围著舰体周围,并在舰首主炮发射路径与舰尾的喷嘴路径上留下通道,或是于发射武器前后动态调整,以改善这种状况。但对于此类护盾本身防护效果低落的状况,则仍然没有有效的改善方式。

p>此外,电磁粒子护罩不能过于遮蔽光线的穿透,否则将干扰己舰对敌舰的侦测,甚至可能妨碍己舰对来袭的飞弹的侦测与拦截。但如果太过透明的话又会失去防护的效果。基本上这是个两难的问题,很难处理。但如果不将偏转敌舰一般光束武器当作主要考量,而只是以较稀薄的浓度来防护反物质粒子炮的话,仍会有一定程度的效果。反物质粒子团在穿越烟幕时有可能会与烟幕粒子产生不定程度对消灭从而降低威力,或是发生侧推偏转弹道的情况。因此电磁粒子护罩具有一定程度的价值存在。然而必须指出的是,这种价值仍然是非常有限的。

需要指出的,在船身周围建立的电磁场本身就拥有干扰乃至于偏转荷电粒子武器的效果,然而这种效果是很低的。这同样是因为以接近光速前进的粒子武器非常难以偏转,而能量的限制与磁场的厚度也将使偏转的角度极低,从时通过磁场的偏转效果受到很大限制,使其无法产生实质上的效果。

无论如何,以上的分析指出这类护盾的意义并不大。而从科学上的角度而言,可见的未来里显然不会有合理(至少要能通过前述的本质矛盾检验)而又能有效运作,并具有足够防护能力的护盾理论出现。至少可以确定的是,在可见的未来里的太空船舰上将不会有对抗武器系统的护盾系统存在。如果会有护盾出现,一定是以现在所难以想象的全新理论作为基础。然而,这种全新理论将有可能不只给太空船舰带来护盾,甚至可能会给船舰带来全新的设计乃至于战术、战略概念,彻底改变整个作战的概念,而不是只是单纯给船加上一层护盾这么简单而已。前述的重力波控制即为一例。

在至今为只的讨论中,所有的分析全都拥有理论基础。许多讨论的系统即使因为工艺或经济上的理由不存在实物(例如核融合引擎、星际冲压引擎这些),也都经过大量科学家做过严谨的理论性论证,并在许多期刊上公开发表其结果,受到众人的承认。唯有护盾系统是没有任何理论基础,甚至理论本身将会排斥这种系统的存在可能性。

若需要在SF中运用护盾系统的话,则需要从理论层面到实际层面进行完整与全面性的架构与运用设定,这需要极深的科学理论功力才能不会出现矛盾,并且合理的融入已知的技术架构中。

基于奥坎剃刀法则,这种从本质上没有任何理论支持而属于想象范畴(就算未来出现全新理论的话,该理论目前也仅存在于想象中)并且难以想象的东西,大家只要当它不存在即可。套具通俗的说法,即使太空战舰没有护盾,那也不是世界末日,对作战并不构成影响。就像现代的战车船舰无一拥有护盾,但仍然能运作的非常好。

太空军舰的建造

巨大的太空战舰必然是在太空中建造。一般而言,其组件与制造材料均于太空生产。此外也有可能在地球上生产材料,再经由大型的质量投射器运到轨道上,但最终的组装一定是在太空中进行。而组装完毕的船舰就不会再回到星球表面上了。

太空船的建造,应该会直接在太空中进行,而不是在船坞里面建造。这是因为在无重力与高自动化的环境下,船坞是没有必要的。此外,太空船必然是以高度模块化的方式组装而成。

在确立太空船设计之后,首先将由运输船或拖船将预先打造好的零件运到指定组装区,这个区域可能是在太空殖民地、工厂或是轨道上的某个地带。然后由先遣人员操纵拖船组装龙骨与主要建造衍架,并配置一组发电机以及船舰的中央计算机,其中将有完整的太空船蓝图与建造流程。此外,运输船将会同时带来数十只或数百只机器工蚁,作为船舰建造工人。

这些工作完成后,接下来的工作便可交由前述的机器工蚁来负责完成细部组装与焊接调整的工作,所需能源则由安置好的发电机提供。这些机器工蚁将会沿著龙骨与建造衍架爬行,于预定的位置建立搭起需要的太空船框架,并将其它的组件放置固定到指定位置。加上引擎、燃料箱与发电机,接著挂上火炮等装备,最后建立乘员舱体。对于少数工蚁无法处理的较大的零件,则会以工蚁群的方式合作来拖曳组装。

而这些机器工蚁一般只能进行爬行的动作,大部分的运动将由六至八只的步足完成,就连从这个衍架移动到平行的另一根衍架,大部分情况下也可以用跳跃的方式达成。然而它们仍然可能携带有小型的外挂式喷射引擎与燃料包(可能直接使用压缩空气)以进行有限程度的空间机动,或是在跳跃「踩空」时飞回衍架上。但出力与燃料将不足以让它们直接搬运大质量货物进行飞行。因此另外还需要在周围太空中随时待命,将在龙骨周围漂浮的零件运送给工蚁让其负责安装的许多小型机动浮游拖船,这些拖船将拥有较大的引擎与燃料箱以及一些简单的机械臂,具有较大的推力,协助机械工蚁进行船舰的组装,也可以让工蚁搭乘移动,或是追上不小心跳太远的工蚁,将其带回。若将爬行的修复机器人称为工蚁,则这些飞行的运输机器人便可以称之为工蜂。

事实上,这些工蜂将被视为工蚁的外挂式航行模块。平时分离使用,各自作为修复与短距离运输的功能。工蜂上不会,也不需要装备工蚁的修复模块功能,仅拥有简单的捕捉、固定与牵引用机械臂,但将可在必要时,与工蚁一对一甚至一对多结合起来组成具备较大推力的飞行式机动修复平台。当然,这些工蜂也将使用自动化控制,并由中央计算机指挥。无论是工蜂或工蚁,都将在船舰建造完成后,配属成为该体的损管修复系统与短程运输系统的一部份。而如果发生弃船逃生的情况,由乘员舱做为主体构成的逃生舱在脱出时,将可能携带一部份的工蚁以紧急维修之用,另外也将会携带全部的工蜂当作逃生舱的外挂式推进引擎与燃料箱,以及必要时的短距离人员移动用搭乘器。穿著太空衣的人员可以搭乘工蜂进行移动与舰艇换乘作业。

此外,除了船舰需要装备外,运输舰最初也可能一并运来一个小型的机械工蚁/工蜂的维修平台/工厂,作为机械工蚁与工蜂故障或损耗时的维护之用。机械工蚁之间也应当有某种程度的故障侦测与互相修理的功能,若发现自己故障,将可呼叫「友蚁」来替自己修理,若发觉「友蚁」的损坏部分无法以自已携带的工具或流程修理,则会将其拖运至维修工厂处理。而这个小型维修工厂也将在船身建造时被一并整合在船体中,以供日后之使用。

更进一步地,此一维修平台/工厂也有可能本身就具有独力建造工蜂/工蚁的能力。其将可利用捡到的船体碎片、零件、铁陨石、乃至于拆解舰体某些装备来生产工蜂/工蚁以补充损失。当然这种工厂将有一定的大小,仅具有低量的生产能力,同时某些精密零件如CPU等需要拥有零件库存,因而使之只有在一定大小的船舰上方能装备,较小的船舰可能只有拥有部分修理能力的平台。但在各种船舰组成舰队后,大船将可以替小船提供较佳的工蚁/工蜂建造与维修服务。

简而言之,建造太空船所需的材料可能非常多,但需要的劳工将非常稀少。建造现场可能只有两到三人负责监控太空船的建造作业,主要建造任务将由机械工蚁与工蜂完成,而整个建造任务的指挥者将是该舰的中央计算机。因为这些机械劳工不会疲劳,负责监视的工程师的负担很轻,并且可以轮班替代,因此整个建造过程将会非常迅速。

同时,船舰的建造也不会有生产线限制的问题,只要把材料运到指定区域就可以开工。这时同时建造的船舰数量将仅取决于所能运到的材料与零件数量(机械工蚁与工蜂也算是太空船零件),因此只要材料足够,短时间内建立一支全新的太空舰队是有可能作的到的。当然,你可以建造大量的太空舰队,但要操作这些舰队也会需要大量燃料,因此限制舰队规模的主要原因将是太空船的燃料的生产与储存能力,而不是生产线的数量。

;</==应力传递方向="">

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