Аннотация: То, о чем часто забывают в пылу описания оружий - системы обнаружения и маскировки космических кораблей.
Активные датчики
Чтобы обнаружить маленькие объекты, широко разбросанные в трехмерном пространстве, лучше всего использовать активные системы сканирования - радары с фазированной решеткой или лидары, адронные, мезонные и нейтринные локаторы. Активные датчики эффективны для поиска судов, двигатели которых отключены и которые потому мало заметны для пассивных датчиков. Но решение включить активные датчики несет в себе серьезный тактический риск, так как активная сенсорная система заметна на гораздо большем расстоянии, чем то, на котором она сама может обнаружить цели. Так как избежать атак, направленных на хорошо заметные передатчики, невозможно, они должны быть отдалены от приемников и жизненно важных командных центров, так что общая стратегия заключается в развертывании эмиттеров и детекторных датчиков на автономных и легко заменимых дронах. Это обеспечивает гораздо более высокое разрешение, а также защищает судно-носитель от обнаружения.
Лидарные системы используют короткие, часто видимые длины электромагнитных волн и могут быть использованы для голографической записи всех объектов в пределах планетной системы. Более короткие волны эффективны для обнаружения пылевидных наноформ - они, как правило, выделяются и своим активным движением. С помощью эффекта Допплера можно точно определить относительную скорость объектов. Но микроволновые радары требуют гораздо меньшей точности синтеза апертуры, чем оптические датчики.
Адронные или мезонные локаторы обеспечивают очень высокое разрешение, но требуют очень высокой выходной энергии и потому легко могут быть обнаружены. Как правило, это дополнительный режим работы протонных орудий.
Нейтринное сканирование скрытно и требует мало энергии, но дает в целом очень низкое разрешение и конечно же, может быть обнаружено. Нейтринные датчики, способные обеспечить достаточно хорошее разрешение, являются очень большими, но могут быть эффективно скрыты внутри лун и планет.
Пассивные датчики
Активно излучающий датчик может быть целью ракет или лучевого оружия, такого как лазеры. Гораздо труднее обнаружить и уничтожить рассеянное облако пассивных датчиков. Любая крупная цивилизация держит во внешних областях своей солнечной системы миллионы (или миллиарды или триллионы) пассивных сенсорных платфром. Они сравнительно дешевы, незаметны и очень легко могут обнаружить корабль, который излучает на всех диапазонах и на любой частоте.
Угловое разрешение датчика зависит от длины волны наблюдаемого излучения и диаметра апертуры датчика. Чем больше длина волны, тем больше должен быть диаметр апертуры датчика, чтобы обеспечить то же разрешение.
Также важным является количество радиации, собранной датчиками. Объект может быть обнаружен по испускаемому или отраженному излучению точечного источника, даже если он не может быть разрешен. Поэтому большее количество датчиков желательно во многих отношениях. К сожалению, даже пассивные датчики достаточно сложны и дороги.
Защитные системы, построенные из пассивных рассеянных датчиков исключают использование активных систем обнаружения, которые могут быть уничтожены вражескими космическими кораблями. Массив пассивных датчиков корабля обычно состоит из набора телескопов или полей координируемых малых датчиков, работающих в инфракрасной области и видимом диапазоне. Глобальный обзор с низким разрешением и низкой чувствительностью используется для автоматического отслеживания всех возможных целей (как правило, такой массив может обнаружить тепло работающего термоядерного двигателя на расстоянии нескольких астрономических единиц). Сопровождение и идентификация обнаруженной цели осуществляется меньшим числом крупных телескопов (обычно примерно 50 сантиметров диаметром для небольших судов и до двух метров для более крупных, и даже еще больших для космических станций).
Система оптического апертурного синтеза
Система оптического апертурного синтеза или другая форма инферометрического массива увеличивает расстояние, на котором возможно детальное описание и визуализация целей. Однако вибрация работающего маршевого двигателя органичивает применение инферометрии периодами пассивного полета. Космический корабль может развернуть облака пассивных интерферометрических датчиков, но они могут быть обнаружены с помощью рассеянного излучения от их передачи данных или выхлопов их коррекционных двигателей.
Рентгеновские телескопы.
На военных кораблях существует второй тип важных датчиков: рентгеновский телескоп. Любой термоядерный двигатель выбрасывает плазму с начальной температурой около ста миллионов градусов. Основным излучением выхлопного шлейфа поэтому является рентгеновское, причем, излучение термоядерной плазмы имеет характерный спектр. Факел даже небольшого термоядерного двигателя излучает в пространство терраваты энергии независимо от того, является ли он импульсным или непрерывным, а факелы больших кораблей излучают на несколько порядков больше, причем, почти всё - в форме рентгеновских лучей или экстремального ультрафиолета. Рентгеновские калориметры могут не только легко обнаружить его, но и дать информацию о его мощности и особенностях термоядерной реакции, что может помочь определить класс корабля и даже его принадлежность. К сожалению, цилиндрические зеркала, используемые в рентгеновских телескопах, имеют гораздо более низкое разрешение, чем зеркала оптических телескопов, так что когда речь идет о системах наведения и управления огнем, рентгеновские детекторы имеют лишь ограниченное применение.
Нейтринные детекторы
Нейтринные детекторы могут обнаружить ядерные и термоядерные реакторы, даже когда они скрыты в глубине астероидов и планет, но это, как правило, массивные структуры, которые нуждаются в массивной экранировке. Нейтринные детекторы малых кораблей имеют небольшое разрешение и могут быть обмануты фальшивыми излучателями нейтрино, имитирующими корабельный реактор.
Гравитационные детекторы
Они способны обнаруживать и определять удаленные объекты по их массе и особенно полезны для обнаружения нейтридных конструкций или гравиметрических двигателей.
Могут обнаружить многие виды магнитных и гравитационных аномалий и особенно полезны для планетарного сканирования. Враждебные космические корабли могут скрываться в атмосферах планет, океанах, кольцах планет и даже в звездных фотосферах и только квантовые интерферометры способны обнаружить их там.
Детекторы гравитационных волн
Способны обнаруживать многие виды звездолетов на большом расстоянии и наиболее эффективны для поиска гравиметрических двигателей, за исключением специально разработанных моделей. Объекты, летящие с релятивистской скоростью, также могут быть обнаружены с помощью датчиков гравитационных волн, даже если они движутся без ускорения.
Био и хемосенсоры
Биосенсоры и хемосенсоры могут быть развернуты по всей системе для выявления биологической и нанотехнологической деятельности, которая в противном случае может остаться незамеченной. Нанооружие часто применяется против массивов пассивных датчиков, в результате чего защитные системы распадаются и враг получает возможность атаковать.
Космическая стратегия
Пассивные датчики могут отслеживать цели на гораздо большем расстоянии, чем то, на котором идентификация становится возможной. Факел термоядерного двигетеля виден так далеко, что военные корабли проводят большую часть времени в инерционном полете, или ускоряются с помощью ионных двигателей на значительно меньшей мощности. Маршевые двигатели используются лишь тогда, когда маскировка уже теряет смысл (т.е. когда корабль обнаружен врагом и избежать боя уже невозможно).
Для того, чтобы их было сложнее обнаружить, атакующие суда могут быть снабжены радиопоглощающим покрытием и все военные корабли будут иметь какую-то мимикрическую маскировочную систему, чтобы сделать корабль невидимым в оптическом диапазоне, но простое черное покрытие также вполне эффективно. На расстоянии миллионов километров корабль так мал, что вряд ли закроет собой любую звезду в поле зрения защитника. Предполагается, конечно, что враг не использует пассивные датчики для поиска инфракрасного излучения вашего корабля, а в этом случае черное покрытие будет делать его более заметным, потому что увеличивает как поглощение, так и излучение тепла.
Космическим кораблям по самой своей природе трудно сохранять "хладнокровие", их реакторы должны иметь высокую мощность и поэтому будут создавать много тепла, которое придется излучать очень быстро, и даже после отключение реактора и всех других источников тепла вам придется охлаждать ваш корабль до температуры космического микроволнового фонового излучения (реликтового излучения), потому что современные тепловизоры и ИК-телескопы способны обнаружить даже очень маленькие колебания температуры. Это диктует необходимость применения чиллер-технологий различных типов и видов.
Чиллеры
Чиллеры представляют собой семейство технологий снижения температуры корабля (и, следовательно, ИК-излучения) до уровня фона. Это может снизить заметность корабля в бою или служить для рутинной маскировки.
Чиллер-технология имеет реальные физические ограничения, но в этих пределах она может быть чрезвычайно полезной. Есть несколько развновидностей, от сублимационных холодильников, до энтропийных ловушек. Сублимационные чиллеры являются самыми простыми. Они направляют отведенное тепло в радиаторы, помещенные в бак с охлаждающим материалом, чаще всего, водяным льдом. Лед сублимируется, т.е. испаряется, минуя жидкую фазу, и следовательно, поглощает тепло. Очевидно, что в таком случае надо запастись большим его количеством, так как выпускаемый пар или газ должен иметь низкую температуру, чтобы снизить заметность корабля. Это отнимает значительную часть полезной нагрузки и оставляет за кораблем след сброшенного газа, которые может быть обнаружен, если враг пропустит свет находящихся за кораблем звезд через спектрограф. "Лишние" линии поглощения в спектре звезды безошибочно укажут на наличие посторонних примесей между ней и наблюдателем.
Чтобы обмануть большой массив активных или пассивных датчиков, релятивистский снаряд также может выпустить очень холодное облако медленно расширяющихся частиц. Эти быстро движущиеся облака будут маскировать непосредственную атаку, но процесс должен занимать годы и десятилетия, чтобы быть эффективным. Иногда релятивистские флоты прибывают уже после заключения мира между сторонами, тем самым начиная боевые действия еще раз.
Радиационные чиллеры используют отражающие зеркала и экраны, чтобы сконцентрировать сбрасываемое тепло в одном луче. Конечно, это делает радиационные чиллеры неэффективными даже при незначительном увеличении плотности межзвездной среды, как например в системах с высоким уровнем солнечного ветра или в туманностях, где сфокусированный луч станет заметным из-за вторичного рассеивания. Тем не менее, обнаружить его намного сложнее, чем первичное излучение корабля.
Энтропийные ловушки являются самой дорогой и эффективной чиллер-системой. Они используют метод ядерного охлаждения спина. Судно с энтропийным чиллером обычно имеет один или несколько чиллер-банков, окруженных броней и размещенных в большом центральном отсеке. Банк представляет собой гигантский сосуд Дьюара, в котором, в свою очередь, магнитное поле поддерживает большой блок плотной материи с ядерно охлажденными спинами. Материя поглощает тепло, выделяемое радиаторами корабля и оно остается запертым в банке. Сам банк, как правило, имеет малую массу, за исключением охлажденного сердечника, а магнитный подвес основан на высокотемпературной сверхпроводимости, с резервными шинами из меди, чтобы избежать повреждения системы. Судно, имеющее такие устройства, обычно имеют пассивные датчики на стеблях, выходящие за пределы охлаждаемых щитов и может быстро сбросить щит, если возникает необходимость применить оружие. Конечно, есть еще опасность обнаружения судна после истощения чиллерных банков. Отметим также, что для обеспечения эффективной маскировки банк чиллера должен быть столь большим, что не останется резерва массы на броню - что недопустимо для военного судна. Есть, конечно, достаточно специфические конструкции с полым ядром и большими (в пятую часть диаметра) отверстиями для сброса излучения - но это исключение из правил.
Теоретически, возможно еще много устройств, способных выступать в роли поглотителей тепла, в том числе, массивные черные дыры, кротовые норы или даже дочерние Вселенные - но при современном уровне технологий всё это не более чем сказки.