ТЯРД, как основной двигатель внутрисистемных кораблей

[Че Бурашка]

Пилотируемый vs Дрон

Выше я утверждал что оптимальный боевой дрон - уже существующая самонаводящаяся ракета. Более того, я считаю что утверждение можно продолжить и на гражданскую наземную либо космическую технику за исключением тех случаев когда пилот внутрь просто не лезет. Дело в том что любой многоразовый ЛА хоть пилотируемый хоть нет - это не только и не столько рулить, а еще чинить, тестировать и заправлять между полетами. Что повышает стоимость эксплуатации на столько что затраты на пилота в большинстве случаев будут видны только под лупой и окажутся меньше расходов на дистанционку либо тем более программирования ИскИда (при малом количестве копий программа стоит дорого - сужу в том числе по своему опыту).

Теперь попытаюсь доказать тезис математически. Для этого построю простую модель применения (не обязательно боевого) некоего аппарата.

1) В начале пепелац должен долететь до цели. Вероятность этого обозначим как Ps

2) Затем он должен попытаться выполнить некую задачу (например атаковать цель). Вероятность успеха - Pa.

3) После он должен вернуться обратно в состоянии допускающем повторное использование. Pr.

Очевидно что все три вероятности - производные конструкции корабля. И повышение каждой из них стоит денег. Для простоты примем что стоимость корабля пропорциональна сумме всех трех вероятностей.

И так. Нам требуется выполнить задачу с вероятностью близкой к 1. Количество кораблей N находим из уравнения

1=Pa*Ps*N

N=1/(Pa*Ps)

На базу вернется:

S=Ps*Pr*N=(Ps*Pr)/(Pa*Ps)

Потеряно:

(N-S)=(1-Ps*Pr)/(Pa*Ps)

Затраты на миссию можно найти умножив стоимость корабля на потери:

С=((Pa+Ps+Pr)*(1-Ps*Pr)/(Pa*Ps)

Далее можно построить график С(Ps,Pr) на компьютере либо взять производную руками и увидеть что при достаточно больших Pa и Ps цена миссии будет падать с ростом Pr. Например если Pa=0.5, Ps=Pr=0.9 то C=0.97. А вот если Pa=0.5, Ps=Pr=0.1 - 13.86. Но хуже всего в случае с Ps = 0.1 и Pr=0.9 (тоесть долетает каждый десятый, а вот улетают почти все) - C=29.7. Последние два результата - показатель адекватности модели ибо демонстрирует, что при больших потерях на подлете нет смысла бороться за возвращаемость (что и видим в РИ). Если же вероятность вернуться равна нулю (ракета, одноразовая АМС) условная стоимость будет вычитслятся по формуле:

С=((Pa+Ps)/(Pa*Ps)

Для случая Pa=0.5 и Ps=0.9 С=3.1, что опять-таки дороже многоразового аппарата с хорошей живучестью.

Безусловно модель грубая. В реальности стоимость будет зависеть от вероятности нелинейно делая невыгодным повышение живучести. И если по какой-либо причине Ps=0.1 максимум, то полностью одноразовый аппарат выгоднее - условная стоимость миссии 12, против 13.86 если возвращается каждый 10й выживший и 29.7 при Pr=0.9. НО. Для того что-бы сделать оправданным создание аппарата с Ps=Pr=0.5 зависимость стоимости от вероятности должна быть весьма нетривиальной - с локальным минимумом в районе этих самых 0.5.

Вывод. В типичном случае многоразовость корабля оправдана лишь когда вероятность его возвращения (относительно) целым стремится к 1. При таком уровне безопасности можно посадить туда человека если нет дополнительных ограничений. Если достигнуть высокой вероятности возвращения нельзя по техническим причинам - многоразовость не нужна и аппарат должен быть беспилотным (ну если только реинкарнацию Японской Империи не строим).

С другой стороны хоть какой-то автопилот уже сейчас стоит почти на всем летающем в атмосфере и на всех КЛА. Это дает применять "тактику Перумова" - запускать вместе с пилотируемыми (у автора десантными) шаттлами пустые в качестве ложных целей. Хотя у самого Перумова таких подробностей не было сильно подозреваю что обманками работали челноки с выработанным ресурсом.

Изменено 29 Jul 2013 пользователем Че Бурашка

[dead_imperator]

Ну так и будут делать, чё?

Будут два вида САТЁН-ов: с многоразовыми РУКА-тами и с одноразовыми РУКА-тами.

При вероятности победы в 65 и более % будут пускать первых, в обратном случае - последних.

[chameleon]

зависимость стоимости от вероятности должна быть весьма нетривиальной - с локальным минимумом в районе этих самых 0.5.

Коллега, я имею вот што сказать.

У нас "светлое будущее"(с), и в нём есть нанотех. Как минимум - универсальные 3д-принтеры, для которых коллега Almt ввёл термин "тринтеры". К тому же наши дроны, как я понял, в возвращаемом и невозвращаемом варианте отличаются только чуть большими размерами баков. Таким образом, в цене производства это сложно выделить.

Можно выделить кой-что другое, на эту реплику:

В типичном случае многоразовость корабля оправдана лишь когда вероятность его возвращения (относительно) целым стремится к 1.

Такую вероятность можем принять для ракетных дронов дальнего действия и дронов ПКО, которых исходно звали файтерами и единственно предполагали многоразовыми. Для ударников же близкого действия единственный вариант - беспилотный - и их вообще мы звали ракетами, которые таскают ракетные дроны. Просто на этих ракетах может быть БЧ в виде рентгеновского лазера, нейтронной бомбы, УЗЧ - и т.д.

Такие дела, коллеги. Тяжелые носители будут одни, с двумя типами крафтов - дронами и ракетами. Они не будут одни во флоте - ведь кроме собственно военно-космической техники нужно тащить как минимум людей и снабжение - пресловутые тринтеры с добывающими роботами - и плюс наверняка присутствовать будут лёгкие планетолёты - тсзть, фрегаты, для разведки и прочего.

[chameleon]

Кстати, Лента опять про варп пишет.

http://lenta.ru/articles/2013/07/24/warpdrive/

[dead_imperator]

Я подозреваю, что Эйнштейн ограничил своими теориями и формулами для людей и такое ощущение, что рано или поздно выяснят, что Эйнштейн всем наврал.

[Рок]

Напротив. Из постулатов Эйнштейна прямо следует сущетвоване "червотчин"

Изменено 29 Jul 2013 пользователем Рок

[chameleon]

Эйнштейн ограничил своими теориями и формулами

Такова наука. Определить хаос непознанного некими границами... И как гласит современная научная парадигма - рано или поздно в любых границах будет тесно, а непознанного всё равно останется бесконечность.

Из постулатов Эйнштейна прямо следует сущетвоване "червотчин"

Ну... Вряд ли именно из них. Но в метрике пространства-времени есть место и для таких червоточин.

[dead_imperator]

[chameleon]

:rofl:

[dead_imperator]

Оффтоп: 1001 мем - это то, что нужно для ФАИ, когда нужно забавным образом ответить коллеге.

[dead_imperator]

[Че Бурашка]

К тому же наши дроны, как я понял, в возвращаемом и невозвращаемом варианте отличаются только чуть большими размерами баков.

Ресурс движка, используемое топливо.

Таким образом, в цене производства это сложно выделить.

Как минимум стоимость сырья, энергии и амортизации принтера. А в случае с носимыми боевыми аппаратами просто масса.

ракетные дроны

Так смысл делать дроном то что в норме гибнет редко? Сейчас моджахеды до оператора БПЛА доберутся с вероятностью где-то возле нуля, но тут вроде немного другая ситуация.

Кстати, Лента опять про варп пишет.

Спасибо. Скачал статьи по ссылкам.

Ну... Вряд ли именно из них.

Ну деформируемость пространства как раз постулат Эйнштейна. Изменено 30 Jul 2013 пользователем Че Бурашка

[Рок]

Ну деформируемость пространства как раз постулат Эйнштейна.

Именно.

Кстати о птичках. Если бы скорость света и можно было бы превысить, то это все равно не решало бы проблему межзвездных полетов. Ну привысим скорость света в два раза - и что? От этого не намного легче.

А вот всякие штучки с деформированием пространства, предсказанные стариком Альбертом, как раз открывают большие перспективы на этой ниве.

[dead_imperator]

Ладно, продолжаем.

[chameleon]

Так смысл делать дроном то что в норме гибнет редко?

Моя неточность. Конечно же крафты.

Ресурс движка, используемое топливо... Как минимум стоимость сырья, энергии и амортизации принтера. А в случае с носимыми боевыми аппаратами просто масса.

Коллега, добавим в вашу модель два нюанса. Один - технический.

Конкретно - нам нужна двухступенчатая ракета с неким ПГ класса Космос-космос - потому как крафт с ракетой по сути являются именно таким агрегатом. Вторая ступень в любом случае одноразовая. Отличия в одноразовой и многоразовой первой ступени: ресурс движков, объём топлива(только туда, и +для возврата), оборудование. У нас хотя б не ракета-носитель, возвращать ступень куда проще.

Второй нюанс. Коллега, сразу переходить к абстракциям "цена сырья, энергии" и "амортизация тринтера" не стоит. Потому как вести производство новых крафтов на месте получится только в редких случаях, и это будет в любом случае не на борту ТЯН(Тяжелый термоЯдерный Носитель). В самом близком случае - стандартными средствами на ближайшем доступном планетоиде, в остальных - на основной тыловой базе. Для боя придётся использовать притащенный запас оружия...

Однако, многоразовый крафт с ЯРД - однозначен. Топлива меньше ест и более доступного.

Ладно, продолжаем.

Это великий день. День начала нового пути.

Мы не первые уходим вдаль. Как те, кто двести лет назад заселяли первые лунограды, как те, кто за сотню лет до нас обживал первые хабитаты и экстрасеты в системах планет-гигантов - так и мы отправляемся к другой звезде. Да, это самая близкая чужая звезда... Вернее, целых три. Альфа Центавра, близкий, но доселе недоступный Толиман.

Наш космолёт-биосфера по имени Deep Star Alpha сейчас как раз приближается к стартовой позиции для гиперперехода. Стартовая позиция - невидимая точка в пространстве между несущейся по круговой орбите варп-станцией Ариадна и Солнцем, описывающая вокруг Солнца круг за сотню дней. Космолёт должен оказаться в этой точке таким образом, чтобы не двигаться относительно варп-станции, в строго определенный момент - когда станция, корабль, Солнце и наша цель окажутся на одной линии. Тогда и только тогда совместное влияние Солнца и варп-станции позволит превратить наш космолёт - в звездолёт.

Далеко не первый звездолёт - в системе Толимана уже много лет работают автоматические корабли. Разведчики, исследователи, добывающие комплексы - но люди туда отправляются впервые. Несколько тысяч человек на борту корабля-биосферы проживут несколько лет в замкнутом пространстве варп-пузыря, прежде чем смогут увидеть двойную звезду и её планеты вблизи.

Изменено 30 Jul 2013 пользователем chameleon

[dead_imperator]

А дату можно привести этого "Великого Дня"?

Стал играть в EVE Online и обнаружил много интересного по поводу варп-технологии. При путешествии корабля внутри системы, судно использует внтренний генератор варп-поля. Поскольку я не имею понятия внутреннего устройства варп-генератора, то сделаю предположение: там стоит несколько лазеров на экзоматерии, которые обстреливают "мишень", после чего корабль заходит в созданное варп-подпространство. Чтобы корабль не разорвало, создаётся варп-пузырь. Чем сильнее установка, тем больше сам пузырь.

В варп-подпространстве кинетическая энергия проходит через пузырь на 100%, а любой импульс тела в варп-подпространстве ускоряет его до сверхсветовых значений. Компьютер расчитывает путь в варп-подпространстве и к концу пути начинает уменьшать подачу электричества на генератор.

Варп-ворота устроены по принципе нашей варп-станции - обект загоняется в рамы, его обстреливают тысячи лазеров на экзоматерии и загоняют в глубокое варп-подпространство. Там любой маленький толчок тела усиливает в множество раз скорость тела, получившего толчок. Однако передвижение в глубоком варп-подпространстве ограничено зарядом пузыря, т.е. как только заряд закончиться, глубокий варп выкинет тело из себя.

[Че Бурашка]

Коллега, добавим в вашу модель два нюанса. Один - технический. Конкретно - нам нужна двухступенчатая ракета с неким ПГ класса Космос-космос - потому как крафт с ракетой по сути являются именно таким агрегатом. Вторая ступень в любом случае одноразовая. Отличия в одноразовой и многоразовой первой ступени: ресурс движков, объём топлива(только туда, и +для возврата), оборудование. У нас хотя б не ракета-носитель, возвращать ступень куда проще. Второй нюанс. Коллега, сразу переходить к абстракциям "цена сырья, энергии" и "амортизация тринтера" не стоит.

Тогда можно считать сразу на массовую эффективность - лимитирующий фактор как раз грузоподъемность Носителя.

1) Пусть нам требуется разогнать до скорости V M тонн ракет.

У одноразового:

M0=(M+m)*exp(V/W) (1)

где m - масса пустой 1й ступени, W - скорость истечения. Вся M0 тут теряется полностью.

У многоразового:

M0=(M+m*exp(3*V/W))*exp(V/W) (2)

Очевидно, вторая M0 больше но m возвращается а теряется только m*(exp(3*V/W)-1) топлива. Следовательно что-бы иметь массовую эффективность одноразового нам нужно выполнить условие:

exp(3*V/W)-1=1

или

exp(3*V/W)=2

или

3*V/W=ln(2)=0.69

или

3*V=0.69*W

Тут можно вспомнить что 3*V - это минимум на возвращение и накинуть до 4*V. Но

V1=0.69*W/3=0.23*W

V2=0.69*W/4=0.17*W

Разница не так уж велика. Возьмем среднее

V=0.2*W

Слеовательно даже со стандартной парой (W~3 км/с) можем разгонять ракеты до 600 м/с. С водородным ЯРД - до 1800 м/с если считать по массе.

Кроме того, уж с производством топлива из местных ресурсов проблемы вряд-ли будут. Тогда вопрос только в возвращении первой ступени.

Однако, многоразовый крафт с ЯРД - однозначен. Топлива меньше ест и более доступного.

Одноразовый ЯРД - вообще путь к разорению.

[chameleon]

А дату можно привести этого "Великого Дня"?

А хз. Какой-то день 2250-х, похоже. Точнее не знаю пока.

Одноразовый ЯРД - вообще путь к разорению.

Ну, для многоразовиков ЯРД, для одноразовых элементов ЖРД или РДТТ, что уместнее.

Слеовательно даже со стандартной парой (W~3 км/с) можем разгонять ракеты до 600 м/с. С водородным ЯРД - до 1800 м/с если считать по массе. Кроме того, уж с производством топлива из местных ресурсов проблемы вряд-ли будут. Тогда вопрос только в возвращении первой ступени.

Производство топлива опять-таки сидит на близких небесных телах. Ну на край - сбор солнечного ветра, но это мизер для большинства случаев

А вот пределы ХС крафта весьма хороши, да. И... Я сомневаюсь за стандартную пару для ЖРД. Скорее ЖК-ЖВ. Алюминий-кислород/вода для РДТТ.

Это W1=4500 м/с и V=900 м/с(что близко к первым прикидкам) и W2=3400 м/с с V=700 м/с.

Ну а ЯРДы - от 3000 м/с(ТфЯРД, вода) до 35000 м/с(ГфЯРД, водород, не подтверждено).

И они рулят.

[dead_imperator]

chameleon, а что насчёт варпа из EVE?

[chameleon]

а что насчёт варпа из EVE?

Не знаю. Не совсем то.

Fallouter1989, не совсем наше.

[dead_imperator]

chameleon, понял.

[dead_imperator]

Ладно, продолжаем!

[chameleon]

http://www.elite-games.ru/conference/album_pic.php?pic_id=24221

http://www.elite-games.ru/conference/album_pic.php?pic_id=24395

http://www.elite-games.ru/conference/album_pic.php?pic_id=24310

http://www.elite-games.ru/conference/album_pic.php?pic_id=24219

И особенно эти:

http://www.elite-games.ru/conference/album_pic.php?pic_id=22874

http://www.elite-games.ru/conference/album_pic.php?pic_id=22831

http://www.elite-games.ru/conference/album_pic.php?pic_id=22801

[dead_imperator]

Для этого мира в самый раз.

[sergey289121]

А что в этом мире не будет ионных пушек? А насчет нейтронных пушек - если использовать в качестве зеркала плазму, можно добится фокусировки нейтронного излучения? Можно кстати попробовать создать плазменные щиты - если плазма достаточно плотная она может действовать как и обычная броня.