3. Системы охлаждения и маскировки в условиях космического боя
4 января 2015 г., 12:04
Космический бой - как много в этом словосочетании. Тут и "Звездные войны" с их красочными перестрелками на истребителях, тут и романтика покорения пространств за пределами Ойкумены, со всеми прелестями вроде пиратов и прочих враждебных герою личностей... Тут же и безапелляционность сложнейших формул, моделирующих всевозможные системы, начиная от расчетов перегрузок, приходящихся на компенсаторные механизмы корабля, заканчивая выбором оптимальной тактики с учетом доступных технологий. Последнее так и называется - теория космического боя.
Пожалуй, одна из самых первых теорем этой дисциплины гласила, что в условиях идеального сферического боя в вакууме, при столкновении двух одинаковых кораблей, активный бой не может длиться дольше определенного времени. Причиной тому - банальный перегрев, что становится весьма значительной проблемой в условиях космоса. Недостаточность материи в почти абсолютном вакууме окружающего пространства не позволяет эффективно отводить тепло, как, допустим, в условиях атмосферы, где охлаждающим теплоносителем, хладагентом, является сам воздух. Ну, или какая другая газовая смесь вместо него.
Безусловно, когда молекулы материи, рассеянной в пространстве, можно считать поштучно (немного утрированно, но вполне отражает действительность), говорить об отведении тепла материей некорректно. Можно, конечно, по примеру ранних моделей батарианских кораблей, сбрасывать в вакуум нагретый "балласт", но надолго ли его хватит? Необходимость постоянной дозаправки хладагентом сильно снизит автономность кораблей, а значит, появятся значительные ограничения с точки зрения межзвездной логистики.
Однако, изобретательство тем и славится, что не обязательно решать проблему "в лоб". Почти всегда можно найти обходной путь - как и было сделано в данном случае.
Главный вопрос - почему бы и не собрать рассеянных в вакууме хладагент обратно? Ведь можно, используя поля массы, собрать рассеянный в вакуум хладагент в компактный такой мячик, дабы теми же полями массы затащить его обратно? Вот тут-то и появляются интересные возможности.
Жидкий хладагент под давлением выпускается через маленькое сопло внутрь испарителя - камеры, в которую различными ухищрениями (вроде термоэлектических элементов Пельтье) закачивается тепло. Из-за резкого перепада давления, холодильный агент испаряется, охлаждая камеру, а значит, нагреваясь сам. Дальше, нагретый газ выпускается в вакуум, где уплотняется полями массы до состояния сверхперенасыщенного пара (вариация низкотемпературной плазмы). Именно некоторые свойства этого агрегатного состояния и позволили решить проблемы с теплоотводом.
В случае, если хладагентом выступают сплавы некоторых металлов, начинается активный процесс излучения в инфракрасном диапазоне, что, в свою очередь, приводит к резкому падению температуры хладагента, что, собственно и требовалось.
В процессе охлаждения, однако, возникают множество электростатических разрядов, что ограничивает применение сверхперенасыщенного пара исключительно пространством снаружи корабля - нежная электроника подобные вещи очень не любит.
В ранних моделях кораблей Альянса, хладагентом выступал жидкий литий, заодно использующийся в качестве рабочего тела реактора тех времен, однако, в итоге, литий заменили на сложные натриевые сплавы - эффективность последних многократно перекрывала плюсы многофункционального использования лития.
Какую-то долю излучения, впрочем, не сильно значительную, можно отвести вместе с электромагнитным излучением обшивки корабля, однако, использовать этот эффект на полную катушку не позволяет внешняя защита от внешнего излучения (что становится ощутимой проблемой на релятивистских скоростях). Максимум, который можно позволить себе в этом случае - выносные радиаторы, или, как их еще называют - рассеивающие радиаторные панели.
На гражданских судах (особенно в старых моделях), эти панели представляют из себя просто навесные керамические радиаторы, буквально светящиеся от энергии. Тепло к ним подводится посредством циркуляции жидкого теплоносителя в системе охлаждения. На военных же судах ситуация похожая, правда навесные панели сменяют встроенные, расположенные вдоль каркасных линий корабля, за счет чего в инфракрасном диапазоне корабли приобретают характерную полосатую окраску. Что интересно - у каждой модели корабля свой уникальный "рисунок", по которому довольно легко можно опознать тип и принадлежность корабля.
Как правило, внутри корабля присутствует несколько закрытых контуров охлаждения - калий-натриевый сплав для охлаждения реактора, фреоны в системе жизнеобеспечения, цезиевые сплавы для охлаждения особо энергоемких вычислительных систем и иже с ним. Довольно интересно, также, использование термоэлектрических элементов для перекачки тепла, но ничего принципиально нового они не предоставляют.
Однако, охлаждение посредством излучения в пространство гигаватт энергии совершенно никак не вяжется с концепцией маскировки в космосе. Такой "фонарик", какой из себя представляет воюющий корабль, можно будет разглядеть с противоположного конца системы даже через не самый мощный телескоп, что уж тут говорить про военные системы обнаружения. Конечно, можно удерживать излучение (а значит и тепло) внутри корабля, но до недавнего времени, в галактике просто не существовало достаточно емких теплоносителей. А без этого, даже теплолюбивые турианцы очень скоро начинают вариться в собственной скорлупе (здесь шутка про вареную курицу).
Ситуация, как водится, изменилась с приходом человечества. Совмещение разработок Альянса и Иерархии, позволило создать "ячейки"-теплоносители с изумительно стабильной кристаллической решеткой, что значит - с очень высокой температурой плавления. Правда, подобный корабль-"невидимка" мог быть был незаметным лишь ограниченное время, и то, если он тихо-тихо дрейфует на одних полях массы, не включая реактивные двигатели. Говорить о космическом бое в таком режиме даже не приходится, только о разовых неожиданных атаках, что, правда, тоже может значить немало.
Как знать, не будь войны Первого Контакта, и корабли, подобные Нормандии увидели бы свет десятком лет раньше.
Примечания:
Данная заметка родилась благодаря довольно познавательному диалогу с уважаемым UnholyKnight, за что от меня большущая благодарность. За ересь на тему "сверхперегретого пара" искренне прошу прощения. Ну не вяжется иначе энергетический баланс, никак не вяжется. Если кто сможет предложить более удобоваримую схему без привлечения лишних функций - буду безмерно благодарен.