Неуловимый Космический Пират: спрячься в холодильнике от копов, победи в войне дроидов и плюнь Саурону в глаз

Коварная дельта-V настолько коварная, что обвела вокруг пальца даже автора!

Из слов автора понятно, что:

1. Коварная дельта V (она же dV) – величина, характеризующая количество увеличения или уменьшения значения скорости. Что понятно, но не совсем
2. Запас (он же резерв) dV не dV
3. Ускорение dV не dV и не запас dV
4. В большинстве случаев пиратские корабли должны иметь запас dV больше чем у цели.
5. На каждый метр/секунду ускорения цели, пиратам потребуется 1 м/с на ускорение и еще 1 м/с на торможение для атаки
6. Пиратам требуется, более чем в два раза больше dV чем у любой цели, которую они пытаются захватить
7. Чтобы поймать цель со скоростью 20 км/с, пират должен разогнаться до этой скорости, израсходовать резерв dV в 25 км/с, после чего совершить торможение с импульсом в 45 км/с до полной остановки

Чтобы разобраться в механике сближения, поговорим о ньютоновской механике в равномерном пространстве.

Из этого сделаем вывод, что большинство транспортных кораблей потребляют большее количество топлива и они обладают всегда меньшим ускорением что и пираты.

Смоделируем несколько вариантов начальных параметров характеристик чтобы понять механику сближения при расстоянии между кораблями в 50 м:

Как вы видите, не нужно в 2 раза больше топлива чтобы пристыковаться к кораблю. Не нужно также в 2 раза больше ускорения и без волшебной dV можно справиться – достаточно просто превосходить цель по ускорению, а остальное дело времени.

В районе Челябинска, 15 февраля 2013 года упал метеороид.

Несмотря на заявления властей РФ о том, что им было известно о приближении метеороида, в это верится с трудом: они не сообщили ни о его рабочем названии, ни о траектории, и только после падения произошел переполох в спецслужбах с введением чрезвычайного положения.

Астрономы Швейцарии, Колумбии, Украины и других стран пытались воссоздать его траекторию лишь по записям видеокамер – метеороид диаметром, предположительно, в 20 метров оказался невидим для наземных и орбитальных телескопов.

По этому поводу в эфире телеканала CNN USA выступил Нил Деграсс Тайсон и рассказал о другом астероиде:

Позже в тот же день к Земле близко подошел астероид. За ним мы следили около года. Опираясь на законы физики и орбитальные траектории можно с точностью просчитать, куда он полетит. И вот что интересно: он не только пролетел между Землей и Луной, он не только прилетел сюда – мы отслеживали много таких небесных тел.
Но он вошел в наше освоенное космическое пространство, прошел ближе к нашей планете, чем наши орбитальные спутники связи. И это нужно взять на заметку, ведь тот астероид был размером с половину футбольного поля. А тот, что взорвался над Россией, где-то втрое меньше его. И у нас нет возможности защитить Землю от столь мелких объектов.
Оригинал новости ИноТВ.

Из его беседы с ведущем хорошо понятно не только бессилие в уничтожении такой угрозы, но и бессилие в, казалось бы, тривиальной задаче по расчету траектории огромных объектов размером в «половину футбольного поля».

Проанализировав данные с 3-х наземных обсерваторий, которые способны найти до 276 околоземных объектов, как сообщают исследователи на сайте Корнельского Университета (Нью Йорк), в течение года каждая из них обнаружила менее 30%. При этом 50% из обнаруженных объектов обладают absolute magnitudes (абсолютная звёздная величина, т.е. светимость) больше чем 25, что соответствует объектам с примерным диаметром меньше чем 30 метров.

Для понимания, одних только астероидов группы Appolo (примерно 54% от общего числа потенциально открытых околоземных объектов) около 10 000.

Т.е. две обсерватории за год увидели менее чем 1% уже известных тел.
По оценке Детлефа Кощного, руководителя отдела околоземных объектов в департаменте космической ситуационной осведомлённости ESA, общее количество околоземных объектов диаметром от 100 до 1000 метров может достигать до 430 000.

Автор статьи, который вдохновил меня на этот пост, утверждал мир, в котором некая система из спутников будет настолько всевидяща, что запишет все объекты в солнечной системе вплоть до космического мусора диаметром не более 1 сантиметра.

Не только запишет, но будет отслеживать траекторию каждой песчинки в режиме реального времени и при малейшем отклонении от курса бить тревогу и поднимать сухопутных крыс в боевую стойку.

Не буду говорить, что такая система невозможна. Напротив, мы рассмотрим – как ее сделать.

Немного о механике небесных тел

Ньютоновская астромеханика представляет из себя дискретную систему из двух точек с произвольными массами. Не стану вдаваться в тонкости расчета путем последовательного приближения, скажу только, что на современных компьютерах в режиме реального времени это очень легкая задача.

Почему тогда астрономы Нила Деграсса не смогли правильно рассчитать траекторию?

Эта система предназначена для быстрого грубого расчета положения 2-х тел со взаимным притяжением.

Но чтобы рассчитать положение 3-х тел, понадобится в единицу времени, кадр за кадром, каждое тело притянуть к каждому телу.

Для 2-х тел надо 2 раза рассчитать притяжение, для 3-х тел — 6 раз, для 4-х – 12 раз.
В единицу времени надо совершить (N-1) * N притяжений, где N – количество тел в системе.

Если бы в нашей системе было всего 10 000 объектов, надо было бы сделать за кадр 99 990 000 вычислений – и это при условии, что у нас будет ньютоновское пространство! А у нас пространство может искажаться, при том что мы не учитываем гравитационные приливы, солнечный ветер, форму астероидов, светимость и прочее.

Для 1 000 000 «мертвых» объектов нужно сделать 1 000 000 000 000 операций за кадр. Причем чем меньше единица времени, тем точнее результат.

Стоит учитывать, что вы вряд ли догадаетесь как распараллелить данные вычисления – нужно их производить последовательно, с использованием результатов предыдущих вычислений!

Как утверждает автор, все это ради защиты кораблей от мусора, который вы вряд ли встретите. Я считаю, что дешевле навесить датчики и броню на корабли во избежание попадания.

Но Око Саурона есть, и оно работает: несколько спутников крутятся вокруг солнца и прожигают каждый сантиметр солнечной системы, вычисляя невероятно мощными мозгами каждое движение винтика.

Тут же автор нам предлагает интересное решение: черное антибликовое покрытие, холодильные системы с принудительным охлаждением поверхности и двигатели: от водородного низкотемпературного до ускорителя масс.

Я выбираю стандартный высокотемпературный двигатель и маневровый любой.

Как выйти в холодильнике на траекторию грузовых маршрутов, если Око Саурона видит тепловой след от струи газа?

Мы будем набирать большую скорость в начале пути (перицентр или апоцентр), после чего нырять в тень небесных тел, входя в режим стелс, или если нельзя, то в любой отдаленной точке нырять в стелс а по мере движения используем маневровые двигатели только чтобы менять траекторию, выходя на нужную.

Структура маневровых двигателей может быть разной:

• Водородный можно использовать, выпуская охлажденную струю.
• Высокотемпературный можно уменьшить в размерах и выпускать струю маленькими порциями, разделяя их по времени (как медуза).
• В ускорителе масс использовать охлажденные пули с диаметром меньше чем 1 см.

А избыток температур с помощью принудительного газового охлаждения или нагревания радиатора и лучистого теплообмена направленно отправлять за границы системы.

При необходимости можно имитировать на поверхности аппарата свет звезд, направляя его в сторону известных обсерваторий.

Чтобы пиратствовать, не догоняя цель:

• Установите на траектории или швырните в сторону траектории полета цели мины дистанционного срабатывания со шрапнелью и потребуйте груз, биткоины, корабль или другое.
• Угрожайте выстрелить в направлении корабля, находясь на курсе корабля.
• Повредите двигатель.
• Придумайте сами.

Так как основные пути поставок будут известны, нет сложности чтобы устроить засаду. А высокие массы кораблей при низкой маневренности будут делать их уязвимыми для различных типов атак.

Пройдет много времени до этого. Вы же возьмите корабль – он будет ценнее груза – и выбросите груз по направлению движения грузового корабля – будет сюрприз для копов, когда они встретят со своим безумным ускорением шрапнель из товаров.

Чем больше облако шрапнели, тем сложнее им увернуться, а если они не потеряют пыл, им все равно придется сравняться со скоростью шрапнели – когда облако приблизится – это сильно их замедлит, если не убьет.

Тем временем можно утащить корабль (подумайте как его скрыть), или украсть все оборудование, часть топлива, а сам корабль направить на полном ходу в базу копов – пусть разбираются с ним, а не с вами.

Возьмите с собой «дымовую шашку», или «кучу блесток» и распылите их вокруг, или раздуйте вокруг корабля огромный «воздушный шар», а после – начните выплевывать свои надутые копии-шары во все направления, и сами притворитесь шаром – пусть ловушки полетят во все направления, имитируя маневренность и массу друг друга – Око не догадается, за каким из десятка, сотни или тысячи ловушек нужно погнать копов.

А если таких пиратов как вы с вами десяток, и каждый применит эту уловку?

Примерно такой принцип используют для сокрытия боеголовок ядерной ракеты во время вертикального пикирования.

Даже если законники в результате поймают одного настоящего, не велика беда – найдете нового напарника.

Законники не станут сжигать кучу топлива, отправляя целые флоты в вашу сторону, не станут вести с вами партизанские войны среди астероидов, не станут играть в кошки-мышки, пытаясь догнать стелс-корабль, заточенный не под прямой вооруженный конфликт, а под скорость, маневренность и скрытность.

Тем более вас много и все вы кинулись в россыпную.

Нет. Они пошлют за вами дроидов!

Если грузовые корабли дороже чем груз, если они беззащитны против пиратов, а отправлять целые военные флоты с сопровождением накладно – грузовых кораблей не будет.

Теперь будет эпоха катапульт.

Груз будут отправлять специальные корабли, выводя контейнеры, начиненные взрывчаткой и грузом, на необходимую траекторию, а на конце будут принимающие корабли. Каждый контейнер может лететь по космосу годами, пока строится нескончаемый поток товаров от одной станции к другой.

По таким торговым нитям будут летать полуавтоматические дроны в режиме полусна, пробуждаясь от подозрительных сигнатур или если какой-то дрон вышел из строя. Эти дроны дешевле, их не жалко, и они эффективнее людей.

Дрон, патрулирующий отдаленные границы системы, или преследующий нарушителя, может делать это годами, потреблять меньше топлива, быть проворнее и выдерживать нагрузку выше 20 g. И их может быть сотни тысяч и даже сотни миллионов.

Пиратам не останется ничего, кроме как красть технологии дронов и использовать для своих темных дел – начнется война роботов, и она, возможно, будет вечна.