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卷二太空戰斗導論 第四章 太空軍艦的設計與制造篇

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    太空軍艦設計

    由于操作環境與技術環境的不同,在太空中運用的軍艦,和過去曾經出現與目前存在的船艦、飛機,或是其它的系統,將會有極為巨大的差異。能在太空操作軍艦進行戰斗的年代,必然會有相應的技術,從而使其具有不同的面貌。雖然其中會有許多技術是目前難以想象的,但是大多數則可以從目前技術與理論推導出來。總而言之,必須先有一個認知:太空戰艦很難以現有的系統去類比。

    以下是幾個太空艦艇的特性:

    一、巨大的體積與長度

    首先必須提到,太空軍艦有個特性,就是它會非常龐大,遠比人類使用過的任何船艦大的多了。造成太空戰艦的巨大化的直接原因有三個,首先是太空船艦必須攜帶大量的燃料。例如使用核融合引擎的太空船必須攜帶數以千噸計的大量氫與氦三,而這些都是需要巨大儲存體積的燃料。其次,和過去海軍主力戰艦傾向于大型化的理由相同,為了追求更高的防御力與攻擊力,太空船也會隨之大型化。最后一個原因同時也是必要條件,也就是太空船「能夠被作的那么大」。

    第一個原因在「太空航行導論」里面便已經可以看出來的了。由于火箭公式的限制,為了達到足夠的速度,巨大的燃料攜帶量無可避免,因此太空船的體積與質量很難縮小。即使是單人乘員的小型突擊艦或艦載機,也可能會有上百公尺的長度與數千上萬噸的重量。裝備大量重型武器與厚重裝甲的戰艦更可能長達數公里至十數公里,質量可能達到數百上千萬噸之譜。

    其次,在之前的偵測與通訊篇曾提到,在太空中人造物體極難匿蹤,太空戰艦必定會在很遠的地方就被偵測到,而且必然是直接的光學目視偵測。因為太空中沒有地球曲率或地表地形,甚至是云霧之類的東西可以遮蔽,因此敵我雙方在很遠的距離就可以互相目視。

    在這里必須注意一點。所謂的「視距外作戰」在太空的環境下基本上是不存在的。在地球上的環境里,對于艦艇而言,40km以外的距離就是視距,因為這個之外的目標由于地平線的遮蔽因此是無法直接目視的。對于高飛的戰斗機而言,視距的定義就變的有些模糊,一般是30km以內的距離,這是肉眼的極限。當然藉助于一些適當的儀器,例如f-14的電視影像加強系統、su-27的前視紅外線系統等,可以將這個距離略微延伸。例如f-14依靠其電視影像系統,可以辨識大約60~70km以外轟炸機等級的大型目標。而美國目前正在發展,由747改造的大型雷射飛彈攔截機abl-1,更將有400km的直接攻擊距離,其使用雷射雷達與光學望遠鏡,可以輕易偵測數百至上千公里的目標并且以電子光學儀器加以目視,再時用雷射炮實施攻擊。

    在偵察篇曾提到,太空中,船艦目標偵測的主要手段便是各類電子光學系統,再加上強力望遠鏡的支持,將可以輕易看到數百上千光秒外的目標。雖然這里的「視距」不是只靠肉眼就能達到的,但結果是一樣的:太空船能夠看的距離遠比能夠打的距離遠的多。甚至常常會在看到目標后,還得飛行一兩周的時間才進入雙方的主炮交火距離內。這也就是說,伏擊戰在太空中幾乎是不可能發生的,雙方只有硬碰硬的對決。事實上,這相當類似大洋上的水面艦隊高速海戰的情況。而在這種情況下,擁有射程越長的武器,能夠先射擊的一方會越占優勢,因此主炮會越來越長,這也自然導致船艦越來越大了。要以過去經驗來類比的話,也只有20世紀初期的戰斗艦發展的情況可以比擬。

    若從武器系統構成的觀點來看,目前的火yao炮是所謂的瞬間高加速型投擲系統,以火yao一瞬間然燒產生的膨脹氣體推力推動炮彈。此類系統中單純加長炮管并不會增加炮彈的速度與威力(以質量彈論),必須增加推進火yao量,增加膛壓的方式以提升炮彈的炮口初速,這使除增加炮管長度外還得增加管壁厚度,造成火炮質量會隨炮口速度的增加而指數上升。因此火yao炮能提供的速度有其極限,同時火yao炮武器也有其大小限制。

    但是粒子炮或是磁道炮這些系統卻沒有這個問題,他們均屬持續等加速型的系統,在炮彈通過炮管時持續提供一個固定加速度,沒有膛壓的問題。在粒子炮/磁道炮等系統里,同樣可以在不變動炮管強度的前提下,以增加電流通量的方式提升投射炮彈的加速度。而在這種情況下,會因為管壁之間的斥力加強,產生類似于火炮的「膛壓」問題,這時必須加強其結構強度來以防炮管破裂,此時也會增加系統的重量。然而這種提升電流通量來增加炮彈加速度的方式是非必須的,完全可以用增加炮管長度來取代,因為這類系統乃是基于安培右手定則的一個穩定加速系統,在電磁投射系統中,炮口初速和炮管長度直接成正比。炮管越長則加速時間越長,炮擊威力、射程等也就越大,并且在此時系統總重與炮管長度也僅成正比增加,因此可以用很簡單的結構來達到較高的炮口初速。而這一點是火yao炮所辦不到的。

    在這種情況下,若想讓粒子達到接近光速的速度,除了要有足夠大的出力外,炮管也要有一定的長度才行。基于前述原因,在增加出力與增加炮管長度這兩個變量調整里面,后者的技術層級遠低于前者,較容易達到,成本也較低。現今的許多高能物理實驗室里面的粒子加速器就是很好的證據,例如以首次制造出反氫聞名的歐洲粒子物理實驗室(cern),其所擁有的最大粒子加速器便長達二十七公里之譜(環形)。而這么大的武器,當然也只有大的船才裝的下。

    最后,使太空船艦加大的一個最重要的因素,則是太空船「能夠」被建造到那么大。這是由于受到(或者說不受)建造與運用環境的影響。

    首先,在地球或是其它星球上,由于有重力存在,因此各種載具有其大小上的極限。大型人造物體必須特別加強抵抗重力的結構與材質,并在支撐結構上投入額外的成本,而這種成本一般會隨大小的立方比增長。此乃因體積為邊長的力方之故。越大(特別是越高)的人造物,其底層受力就越大,支撐結構質量與空間所占的比例也就越高。因此人工建造物若作的太大,則若非載具的組成結構無法承受本身重量而自己壓垮自己,否則就是出現超級昂貴的成本與價格效用比極端低落的情況。

    其次,空中飛行的飛機所消耗的大部分能量是用來對抗重力使自己浮在空中,因此有嚴格的重量限制。這個原因使得飛機的重量遠遠低于水面艦船(體積就不一定了)。可是太空中沒有重力,不需要耗能漂浮,這方面和地球上的水面艦是一樣的。

    此外,水面艦船的總體密度必須小于一,否則就無法浮在水上。然而太空軍艦不可能「沈沒」,頂多只會「爆散」,故此沒有比重上限,在同重量的條件體型會比水面軍艦緊致,而在同體積的條件下重量將遠比水面艦艇高的多。

    簡單來講,所有的原因都環繞在一個關鍵要素上:「重力」。就是因為太空中沒有重力,所以才會有這種驚人的體型發展的環境。因此太空船在建造時,幾乎不會有大小的上限,體積可以非常大。極端的來說,要做成星球等級的大小也并非不可能。例如星際大戰里的死星就是典型的行星規模軍艦/戰斗站。當然,越大的船也就需要消耗越多的燃料。若燃料沒有在船只放大時成比例增加,則結果就是速度與機動力的降低,變成只適合執行浮游炮臺任務的戰斗基地而非艦隊作戰任務的戰艦了。

    但是以上的情況同時也意味著一件事,專為太空環境建造的船艦將不可能直接降落在星球表面。星球聯系船、強襲登陸艦之類需考慮重返大氣與降落等問題的船只必須以不同的概念專門設計來適應重返大氣與星球降落的問題。但這些船只也僅能適用于特定用途,戰力將遠比不上專為太空環境設計的軍艦,故而亦將不會投入一般的太空艦隊作戰中。

    二、長筒型的基本構型與細長的外觀

    在武器篇里曾提到,太空戰艦的主炮將以粒子炮為主,炮管會集中在艦首。考量粒子炮長度(可能達艦身總長的90%以上,甚至有可能達100%),整艘船理所當然就會成為長型的結構。此外在太空航行導論里面也曾經提到,太空船引擎的配置必需對稱于質心前進軸,否則會引起偏轉運動。而這將會使船身在橫截面呈圓形。結合以上兩點,我們可以得知,太空船基本上將呈現長筒型的構型。

    當然,太空船不一定是單純的長筒構型,也有可能是幾個同心長筒套疊而成的復雜長筒型,例如以內圈較長的炮管加上外圈的環型配置引擎(或是反過來,外圈炮管內圈引擎),這時炮管長度即等于船艦總長。唯一可以確定的是,太空船的長度將會遠大于其寬度(或者說其直徑)。這是由于粒子武器的加速軌遠遠大于其口徑的關系。例如cern那長27km的粒子加速器里,管道直徑(含人員維修用走道)也不過只有數公尺之譜而已。

    注:cern的粒子加速器照片http://www.esa.int/export/esaed/semnxf9yfdd_highschool_1.html

    太空軍艦設計成長筒型的另一個原因在于,盡量減小前進方向的橫截面積將可以大幅減低自己遭命中的機率,同時如果要在前方裝設裝甲的話,減少裝設裝甲面積也等于減少重量,或是在裝甲重量不變的情況下增加裝甲的厚度。事實上,近代主力戰車的設計就有這種用意在內-低矮的車身與較低的正面寬度(這同時也有利于鐵路運輸),并盡量增加正面裝甲厚度。

    在以上的考量下,太空船將會有巨大的長寬比。例如一艘長兩千公尺的戰艦,直徑可能僅有數十至上百公尺,從側面看將會極為細長。

    三、艦船高度自動化

    很明顯的,太空軍艦上的乘員人數將會非常少。其實不要說未來的太空戰艦,就是現代的新一代船艦設計里,拜自動化技術進步之賜,人員編制都只有上一代軍艦的一半到三分之二。而在未來自動化程度更高的時候,人員數量當然會更少。

    需要注意的是,近代的軍艦編制的人員,實際上要大大超過戰斗運作的最小人員需求。一般而言,各國海軍作戰艦艇固定編制人員通常會比實際最低運作需求超編25%以上,有時甚至可以達到50%。例如美國的勃克級驅逐艦定員約為350人,但實際上只要200人左右就可以正常運作。

    艦艇乘員超編有兩個意義。其一,在發生人員傷亡時,可以有替補的人手。其二,在艦艇受創時,有足夠的人力進行損壞管制與緊急修復。其實在非戰斗環境下,比如一般的百萬噸級油輪,或數萬噸級的貨柜輪,即使在考量輪班的需求下,乘員數量通常也不超過20人。

    而在二十一世紀初期的自動化技術改進下,對前述第一類的人員需求大量減少,第二類則少量減少。因為當船艦自動化程度增加,比如整個作戰管制的戰斗系統中央管制化、計算機控制自動化之后,所需的人力便減少非常多,若需要替補時所需的人數也同時跟著減低。至于第二類,由于損壞修復的自動化并不容易,所以仍然需要維持相當人力來負責這一方面的工作。這也就是美國堅持在其勃克級驅逐艦上維持那么多人力編制的原因了。

    現代的軍艦趨向自動化有兩個原因。第一個原因大家比較熟悉,由于威脅從螺旋槳戰機、噴射機、次音速飛彈到超音速飛彈,目標越來越快,作戰反應時間越來越短,以人力根本無法有效實施攔截。在這種情況下甚至不只武器操作,就連戰術指示用人力來進行也嫌慢。所以新一代的自動戰管系統都是根據預先寫好的程序來執行攔截作業,從目標判別、選定到發射武器,全都由計算機進行,而人類乘員只負責執行高級戰術或戰略決策。

    第二個原因就比較少人注意了。那就是人力成本逐年提高導致的財政壓力增加造成的影響。例如目前一艘勃克級神盾驅逐艦造價十至十五億美元,假設其350名乘員每人年薪平均為5萬美元(底薪與各種航海加給、危險津貼等),又假設此軍艦使用期限為30年,則在這30年內所需付出的人力成本便達5.25億美元,已經是造價的1/3至1/2了。隨著軍艦裝備的系統越來越先進,操作裝備所需要的水兵素質與知識水平也就需要越高,如此所需付出的薪水自然也會隨之水漲船高,故自動化以減少人力需求是必然的走向。即使身為海軍中級軍官負責作戰指揮的船長不這么想,海軍上層的將軍面臨預算壓力也將不得不做出妥協,甚至即使海軍高層將領不想壓縮人力成本,但國會在削減預算上卻是非常不遺余力而不會有絲毫的遲疑的。

    以上兩個理由在未來也會成為太空軍艦減少人力需求的重要因素。然而對于太空軍艦而言,原因并不只有上面那兩項而已。太空戰艦上減少人員編制有更實質的意義。首先,在太空航行導論里曾經提到過,基于太空中無阻力與慣性定律,限制太空船航程的并非燃料的多寡,而單純在于其上乘原員的生理限制(以及心理限制)。將人員編制減少,則所需的空氣、食物與水,以及維生系統所需投入的能量也就越少。反過來講,若給定需求物資數量,則人員越少,能夠維持的時間也就越長,船艦續航力自然會隨之增加。

    其次,現代海戰中若船艦損毀沈沒,只要不是在攻擊中當場死亡,人員仍能有相當高的生還的機會。至少用救生艇可以漂流個數天,在某些情況下也可以期待敵艦的救援。但太空環境非常惡劣,船艦若被擊毀,即使進入逃生艙,一旦氧氣用完也會完蛋。此外由于艦隊相對速度極高,敵艦即使想要救援也通常是有心無力。最后基于慣性法則,被擊毀的艦艇與其射出的逃生艙將會等速(通常就是最大戰速)持續前進遠離基地,能獲得救援的機會將極為渺茫。因此人越少,則船艦被擊毀時,人命的損失也就越低。

    最后一點,人力減低也有助于船艦的生存性。眾所皆知,海面上的軍艦若被擊中破損則會漏水,若無法堵漏則最終會沈沒。太空戰艦則沒有漏水的問題,但是增加了一個空氣泄漏的可能性。如果人員減少,則由于需要的氣密人員艙間的減少,這種情況發生的機率將會減低。

    比如以一艘百萬噸級、兩千公尺長的戰艦為例,若將乘員減少到數十名甚至十名以內,則可以將這些人員的起居艙與駕駛艙高度集中,構成大小只有數十公尺等級的乘員模塊(或統稱乘員艙),對其施以集中氣密處理,并給予高度的結構設計安全考量(例如將乘員艙置于船身內部或較不易遭擊中之處)與額外裝甲保護。這樣一來便省去了全艦氣密的需求,大幅減低了空氣泄漏的機會,而乘員艙也可以獲得較佳的保護。又,若要實作人造重力(旋轉制造的離心力),轉動集中的乘員艙的設計也比轉動全艦更簡單,所消耗的能量也更低。又,深埋艦體內部的乘員艙將可以提供乘員更佳的輻射保護,這使乘員可在近恒星區域遭遇太陽閃焰、遠地空域的高輻射行星周圍,以及人為高輻射環境(如近距離核爆)中有更高的生存性。

    此外這亦可以節省船艦的結構重量,因既然不需要全艦氣密,則氣密維持結構所需重量就可以大幅降低。平時難以避免的空氣泄漏與船艦所需要攜帶的空氣量也可以減少。最后,在沒有空氣的船艦其它部分(即船只99%以上的空間),也就完全不會有發生火災的可能性,因沒空氣自然燒不起來。

    從以上的設定描述里面可以發現,類似鋼彈影片里那種艦橋式的指揮塔是根本不會存在太空船上的。這類艦橋只是地球環境中為了獲得更佳的視野(地球曲率的影響)的設計。在現代的軍艦中,指揮官所在之處為戰情中心(combatinformationcenter,cic),都是設計在船體內,由其它舷艙包覆而最不容易受損之處,艦橋只讓航海官操舵之處。而太空軍艦上乘員艙要獲得外部影像很簡單,即為偵測篇所提到的,直接透過光纖網絡將船體外殼光感元件接收的影像即時投影在指揮艙屏幕上就可以了。甚至要把指揮艙做成全天周屏幕也不是問題,影像也可以在一旁做出矢量標示與注釋,要進行任意區域定格放大等額外特殊處理也是可以的。

    事實上,這種虛擬透視座艙的概念在目前也已經不是科幻小說了。例如目前美軍便在測試在其新一代通用戰機f-35的機身中裝設數十部攝影機,將影像即時顯示在座艙內各方向配置的屏幕上,達成「機體透視」的概念。但其主要目的并非用于作戰,而是要讓飛行員在航艦降落時有更佳的視野。因此在太空船上將不需要也不應該裝上任何一塊玻璃舷窗。在這種條件下,太空船上將不會有傳統的艦橋存在,外型也將更為簡單。

    又,如果船艦損毀,乘員艙應該可以直接與船艦其它部分切離,此時乘員艙就搖身一變成為一個逃生艙,靠著內藏必需品、電池與維生裝置可以維持一段時間。此外,可能還具有幾具小型的引擎與燃料以供某種程度的航向轉換。最后,乘員艙在與船身切離時,可以考慮拋棄其外的裝甲模塊以減輕重量,如此可以獲得更高的航道轉移速度。或者在某些特殊環境里,比如小行星帶或碎片群集區里保留裝甲以求較高的安全性。

    而在這種設計下,乘員若要前往乘員艙以外的部位,就必須穿上太空衣。不過一般來說是不需要的。事實上,即使損管搶修也不需要由乘員親自動手。而這就是目前尚未應用到軍艦上,未來(甚至是不久以后的近未來)技術的最大特點:工作機器人的應用。大量應用工作機器人將可以大幅減低損管所需的乘員編制,并在同時賦予艦艇強大的自我修復能力。

    結合以上的條件,太空船艦的乘員數將非常低,一艘大型主力戰艦的乘員可能只有幾十名,甚至在十名以內。當然如果是旗艦的話則要加上司令部與參謀人員,人數就會增加。

    四、強大的損壞修復能力

    需要注意的是,太空船艦所裝備的修復用機器人,指的是比較低等級的,只具有部分智能,執行范圍有限的工作,并且可以遠端遙控的機器人,而不是完全獨立運作的完全智能型機器人。其實不要說未來,即使以目前的技術水平為例,已經出現這種機器人了。如于特定惡劣環境下取代人類執行最危險任務的各種災難救助、爆裂物拆除、滅火、緊急救援、監視與修復等機器人。這些機器人可經由遙控操作深入惡劣環境(如火場、高輻射或化學污染物質泄漏地帶)或人類無法進入的環境(如蛇型機器人循管道與空隙爬進倒塌建筑中查找生存者)執行人類難以進行的工作。

    在將來,同樣的概念將被運用在所有太空人造建造物(不只軍艦,商船與太空殖民地、浮游工廠也會有)中。這些機器人應該會是體積較小,以能輕易穿越管道或受損扭曲的船身結構體,具有多只(六或八只)擁有吸附功能的步足以能在無重力的狹窄復雜管道環境中快速爬行前進,并擁有裝備各種焊槍、融切吹管、圓鋸以及修復扳手、螺絲等各種工具的附肢,有較高的動力可背負或拖拉修補用資材。它們將集群作業,使用電池并且可以在需要時直接由艦艇中的能源管路的中繼接口實施充電,或是使用一定長度的電線與插頭(由機器人自己動手插然后拉線,參考星際大戰中的r2d2)以從能源管路取得高耗能修復工具所需要的動力,并由中央計算機管制組隊前往損傷區進行檢修作業。一言以蔽之,就是一種機械工蟻的概念。

    而這些機器工蟻可能內建各種基本的修復策略如挖掘、清除障礙、切斷或連接管路、修補破洞、替換芯片或更換裝設模塊、指定模塊重建、船體結構重塑等。而其修復工作的優先權排程、分派與管理則交由中央計算機來處理。在正常的狀況下,人類工程師只需要監視艦體修復進度、負責調整分配各修復小組的負責區域,調整設定整體修復策略的優先權等級(如優先搶修特定區域或特定設備等),只在必要時介入直接遙控進行ai無法完成的復雜修復工<!--中间广告位置-->作(當機器人ai發覺作業無法或不知如何完成時將自動回報)。如此一來將可以大幅提升修復效率,同時大幅減低損管所需的人手。這是機器人工學與ai發展的最大成果。

    實際上,以上的場景并不是那么遙遠的事。現代就有許多雛形系統出現,即前述所說的各種特殊場景應用的機器人。這一類機器人的普及將會在大約未來三十年之內就可以看到。

    而這種類型高度自動化同時也會給艦艇帶來高度防御力。因為太空船不會漏水,并且在前述的場景下也很難使之漏氣,因此若被雷射或一般粒子炮擊中發生穿透損壞,將會很難使之喪失戰力,頂多使其損失一兩根炮管或是幾具飛彈發射器之類的。而且在數以百計甚至是數以千計的機器工蟻不眠不休的勤奮工作下,大部分損壞將可以很快修復,甚至是執行某種程度的艦體模塊與結構的重建。這也就是武器篇里所提到的太空戰艦難以摧毀的一個重要原因了。有了這一套自我修復機制,太空戰艦即使沒有很厚很強固的裝甲,也必然擁有極高的損壞回復能力,而能持續執行戰斗任務。

    五、環形對稱的動力系統系統配置

    在太空航行導論中曾經提到,太空船的推進引擎主要裝在后方,并且將會復數配置以減少故障或戰損時喪失推力的情況。因此主引擎將會以圓形陣列放在中心,外面以炮管包圍,或是反過來環狀配置而繞著船身外圍,并包圍中心的炮管束的方式來配置。

    長筒型結構的太空船除了需在后方裝設推進用的主引擎陣列以外,還必須要有能調整太空船指向的側向引擎。這些側向引擎將會以環形的配置放在船身的前后端。當需要改變船首指向時,則以兩個環的反對稱位置同時噴射來替船體提供一個角動量,并在抵達新指向前使用相對的引擎逆向噴射來停止轉動。以下圖為例,當此艦艇要往右轉動艦首時,只要同時啟動編號5與2的噴嘴即可,而要停止轉動時,則可啟動編號1與6的噴嘴來消除轉動慣量。

    |1||2|

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

    ||3|****x****|4||====

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

    |5||6|

    ==&gt;應力傳遞方向==&gt;x&lt;==應力傳遞方向=""&gt;&lt;&gt;

    需要注意的是,這種環形配置的噴嘴環離艦體轉動軸心越遠,則效率越高。但在大型艦艇上,由于具有很長的艦體,因此船首與船尾的噴嘴環動作時,艦體船殼與龍骨將承受相當的應力,從而有可能導致船體發生扭曲。這是由于動量在結構中傳遞應力所造成的。若以提升噴嘴環的推力來增加船身轉動的速度,則應力就會相對增加。而消除或減低應力的方式,則是增加噴嘴環的配置,如上圖中在轉動質心x的固定距離標著*的地方,以兩個一組對稱配置的方式增加噴嘴環,并在轉動船身指向時同時啟動操作。如此便可有效減低船身所受應力,并增加轉動速度。

    六、武器系統配置

    太空戰艦的主要武器系統如粒子炮與磁道炮等,一般將會以成束綑綁或陣列布置的方式指向艦首,并以齊射的方式來涵蓋敵艦可能的機動范圍,以求能增加命中機率。這些主炮陣列雖是固定的,但炮口部分應該可以微調修改指向。所謂的微調,可能就是轉動數公厘之類的。別小看這數公厘,炮口偏移一兩公厘,光束打到一光秒以外可能就會出現數百公里的偏移量了。

    除了主炮之外,艦體上應該會有數量眾多的副炮。這些副炮將以能夠旋轉開火的炮塔的形式分布在艇殼上,并以體積較小與長度較短的雷射炮為主,主要用于進迫防衛的用途。需注意的是,此種炮塔不會像二戰乃至于今日戰艦的型態,反而會比較接近半圓形或淺曲面以減小rcs,也有可能采取升降式炮塔的方式以減少rcs(船大本厚就可以這樣玩)。而一艘長達數千公尺乃至于十數公里的大型戰艦,裝備的副炮/炮塔數量可能會達到數十到上百門之譜。這些副炮的功能在于飛彈近迫攔截,接戰范圍大約在0.5至1光秒之間。

    至于飛彈之類的武器使用,則是采取拋擲推離艦體再點火的冷射方式。由于太空中既無重力亦無阻力,太空戰艦艦側面以低壓氣體或彈簧側向推出而尚未點火的飛彈,將會延推出方向持續遠離軍艦,但同時會擁有和軍艦相同的前進軸線并與其并排前進,直到飛彈點火加速才會脫離軍艦。因此軍艦可以設定飛彈引擎點火的時間,在將飛彈全部推出后改變方向,等船艦遠離慣性飛行的飛彈群之后再啟動飛彈引擎。如此一來可以錯開飛彈與軍艦的前進軸,減少敵方偵知軍艦的機會。

    七、艦體裝甲與防護設備

    由于沒有體積限制,太空戰艦通常會有相當厚的裝甲,但重量與密度應該會非常輕。主要原因在于太空戰艦多半不會裝備太厚的沈重金屬裝甲,而將以較輕的復合材質的多層裝甲來組成。造成這種情況的原因主要是撞擊/穿甲武器的原理限制。

    在太空作戰的環境中,面對擁有極高速度的動能武器,金屬裝甲的防御力并不會比其它材質(比如說,冰塊)好多少。這是因為所謂的「固體音速」的限制的影響。固體音速即為聲音在固體內傳遞的速度。而所謂的聲音,事實上就是一種分子震動的傳遞現象,因此所謂的「固體音速」,就是在一個固體內的震動波傳遞速度,也就是固體內的應力波傳遞速度。

    當彈頭擊中一塊裝甲時,如果彈頭的速度超越此裝甲固體音速,則由于彈頭前進速度比裝甲應力傳遞速度快,外層裝甲將會來不及把彈頭的沖擊傳遞給內層分散承受。此時,彈頭將會在前進時把裝甲給「排擠」開來,這時固體裝甲面對彈頭所呈現出來的特性事實上接近于液體。也就是說,超越裝甲的應力波傳遞速度的高速彈頭撞擊裝甲時,裝甲就像水(或者換個形容,象是奶油)一樣,會被推向兩側而幾乎沒有防御效果。

    一般金屬的固體音速在每秒5000~8000公尺左右,然而在在二次大戰中發展出來,到今天仍十分普及的的成型裝藥與自鍛破片技術,便已經能夠能發射秒速度達數千至上萬公尺的半固體噴流或金屬塊來進行穿甲。事實上,目前所有的反戰車飛彈與rpg等,均使用此種技術,而這些都是金屬裝甲所難以抵擋的。

    而對于磁道炮而言,只要略微加長投射軌長度,投射體速度便可以輕易超過秒速10km。而沒有達到秒速100km的磁道炮,在太空戰斗中是毫無用處的。至于粒子炮投射的粒子團塊速度更可以高達光速的95%,在這種情況下使用單純的金屬裝甲根本毫無意義。即使是用太空提煉的超級合金來作為裝甲,也很難改善這個問題。因為炮彈速度的增加遠比金屬材質性能提升改進的速度快的多了。

    簡單來講,太空船不能期待艦體裝甲可以擋住包含粒子炮在內的實體彈穿透性打擊,因只要被命中就一定會穿透。艦體裝甲要防護的只有雷射炮的燒蝕攻擊與脈沖打擊。以及在平時防護微流星體的低速(相對于粒子炮與軌道炮)撞擊。最后,必須在某些區域防護電磁波與輻射的穿透以保護重要電子儀器與乘員的安全。因此太空戰艦將會使用擁有許多夾層,中間灌以高分子熱吸收液體的特殊復合裝甲為主,并且在乘員艙與指揮艙等地再加上合金、水冰與多孔鉛合金等夾層來當作最后一層的撞擊與輻射防護。而這一類復合裝甲的厚度可能很大,但重量將會相對較輕。

    此外,在艦體乘員艙與引擎區附近的外殼,應該還會加上超導電磁線圈來做外層的電磁防護。并且亦有可能在戰斗發生時,于重點區的船殼周圍往外噴灑煙幕微粒來削減光束武器的攻擊威力。象是這類微粒式武器干擾系統雖有一定效果,但是質量消耗將會很快,因噴出的粒子將很快擴散,又必須全程自行攜帶(現代海軍會以噴灑水幕的方式來進行紅外線訊號遮蔽,然其因可以直接吸取周圍海水噴灑故不虞缺乏,而太空船艦則無此環境),所攜帶之質量將很有限,不足以維持全艦遮蓋,因此只能拿來在短時間內保護重點區域。

    在這種情況下,當船艦面對攻擊時,將會使用前述的環形噴射口群組實施噴射,迅速進行小范圍的隨機閃避動作以干擾敵方瞄準來閃避攻擊。最后,被炮火或微流星撞擊穿透的裝甲與艦體內部設備,可使用前述的機器工蟻群來實施快速維修,使之盡快恢復功能。簡單來講,船艦將以閃避(含干擾)與強化損管能力來面對攻擊,而非以裝甲來硬擋。事實上,這種情況與現代的海軍是非常相似的。至于二十世紀的現代空軍則是閃避攻擊,但無空間與能量來執行損管作業。

    八、護盾系統

    電影與動畫中常出現的可擋住光束武器的力場護盾系統,基本上是不可能在現實生活中出現的。因為并未有支持這種效果的理論存在。

    當然在未來,若重力波的物理特性獲得證實與解析,并且人類能制造出有效的重力波控制器,則讓光束武器偏轉并非不可能。然而這里有件所有漫畫與電影都忽略的事:你無法只偏轉敵人的武器,甚至無法只偏轉武器。如果敵人打來的光束可以被偏轉,則己方發射的光束將同樣會偏轉。此外不只武器光束偏轉,連偵測用的光線(光線也就是電波,只不過頻譜不同)也將一起偏轉。

    事實上,重力控制器將干擾甚至封閉整個空間(也許是艦艇周圍的一個小空間),當空間受干擾或甚至封閉,則不只光束,任何物體,包含飛彈與軌道炮都會全部偏轉。事實上,當一個重力控制器將船艦空間完全封閉時,等于創造出一個小型獨立宇宙,將內外空間區隔成兩個不同的宇宙,此時以重力控制器產生球形空間的艦艇將會憑空消失,無法以任何外部儀器加以偵測,同時其空間內部也將無法得知外部的訊息。如果真的發生這種狀況,與其說這艘艦艇啟動護盾,不如說它已經逃入超空間比較恰當。并且重力控制系統甚至可能會有慣性控制的效果,而這將使一艘數千萬噸的巨大戰艦擁有戰斗機的靈活機動力,將可能會徹底推翻火箭推進理論這個太空作戰借以運作作的基礎

    不過,其實還存在一種電磁粒子防護罩的概念。即以極化(磁化)的粒子微粒噴灑在艦體周圍形成一個煙幕防護罩,并由配置在艦體上的超導線圈產生磁場去牽引束縛這個磁性煙幕,使其能與船身大致做相對等速運動。如此一來可大幅減少粒子散逸的情況。當然,艦體的不規則運動、引擎與姿態控制噴嘴的高速噴流,甚至是敵我的兵器都會吹走一部份粒子,因而需要持續噴出粒子來補充以維持密度。但使用電磁粒子至少能夠使用相對少的煙幕原料攜帶量來在艦體周圍維持一定密度的粒子護幕,并持需一個較長的時間。

    這類電磁粒子護罩視磁場強度而定,可能會厚達數十上百公尺之譜。它對于軌道炮或是飛彈等實體兵器是沒有用處的,但卻可以在一定程度下折射偏轉或削弱敵方的光束武器,包含雷射炮與一般粒子炮在內。

    然而,這種電磁粒子護罩同時也會干擾艦艇自身兵器的發射作業。事實上,它對己方的干擾將遠大于對敵方的干擾。因為光束武器發射初期軌道只要產生微小的偏轉,經過遙遠的距離就會導致巨大的誤差。而敵方打來的光束受護罩影響,在己艦附近不遠處才發生偏轉,造成的誤差將會遠小于前者。這點可以從其造成的光束偏折角、灑布厚度以等來進行計算,基本上其價值并不樂觀。

    在這種情況下,有可能需要控制磁場形狀,將電磁粒子護罩扭曲成管型筒狀包圍著艦體周圍,并在艦首主炮發射路徑與艦尾的噴嘴路徑上留下通道,或是于發射武器前后動態調整,以改善這種狀況。但對于此類護盾本身防護效果低落的狀況,則仍然沒有有效的改善方式。

    p&gt;此外,電磁粒子護罩不能過于遮蔽光線的穿透,否則將干擾己艦對敵艦的偵測,甚至可能妨礙己艦對來襲的飛彈的偵測與攔截。但如果太過透明的話又會失去防護的效果。基本上這是個兩難的問題,很難處理。但如果不將偏轉敵艦一般光束武器當作主要考量,而只是以較稀薄的濃度來防護反物質粒子炮的話,仍會有一定程度的效果。反物質粒子團在穿越煙幕時有可能會與煙幕粒子產生不定程度對消滅從而降低威力,或是發生側推偏轉彈道的情況。因此電磁粒子護罩具有一定程度的價值存在。然而必須指出的是,這種價值仍然是非常有限的。

    需要指出的,在船身周圍建立的電磁場本身就擁有干擾乃至于偏轉荷電粒子武器的效果,然而這種效果是很低的。這同樣是因為以接近光速前進的粒子武器非常難以偏轉,而能量的限制與磁場的厚度也將使偏轉的角度極低,從時通過磁場的偏轉效果受到很大限制,使其無法產生實質上的效果。

    無論如何,以上的分析指出這類護盾的意義并不大。而從科學上的角度而言,可見的未來里顯然不會有合理(至少要能通過前述的本質矛盾檢驗)而又能有效運作,并具有足夠防護能力的護盾理論出現。至少可以確定的是,在可見的未來里的太空船艦上將不會有對抗武器系統的護盾系統存在。如果會有護盾出現,一定是以現在所難以想象的全新理論作為基礎。然而,這種全新理論將有可能不只給太空船艦帶來護盾,甚至可能會給船艦帶來全新的設計乃至于戰術、戰略概念,徹底改變整個作戰的概念,而不是只是單純給船加上一層護盾這么簡單而已。前述的重力波控制即為一例。

    在至今為只的討論中,所有的分析全都擁有理論基礎。許多討論的系統即使因為工藝或經濟上的理由不存在實物(例如核融合引擎、星際沖壓引擎這些),也都經過大量科學家做過嚴謹的理論性論證,并在許多期刊上公開發表其結果,受到眾人的承認。唯有護盾系統是沒有任何理論基礎,甚至理論本身將會排斥這種系統的存在可能性。

    若需要在sf小說中運用護盾系統的話,則需要從理論層面到實際層面進行完整與全面性的架構與運用設定,這需要極深的科學理論功力才能不會出現矛盾,并且合理的融入已知的技術架構中。

    基于奧坎剃刀法則,這種從本質上沒有任何理論支持而屬于想象范疇(就算未來出現全新理論的話,該理論目前也僅存在于想象中)并且難以想象的東西,大家只要當它不存在即可。套具通俗的說法,即使太空戰艦沒有護盾,那也不是世界末日,對作戰并不構成影響。就像現代的戰車船艦無一擁有護盾,但仍然能運作的非常好。

    太空軍艦的建造

    巨大的太空戰艦必然是在太空中建造。一般而言,其組件與制造材料均于太空生產。此外也有可能在地球上生產材料,再經由大型的質量投射器運到軌道上,但最終的組裝一定是在太空中進行。而組裝完畢的船艦就不會再回到星球表面上了。

    太空船的建造,應該會直接在太空中進行,而不是在船塢里面建造。這是因為在無重力與高自動化的環境下,船塢是沒有必要的。此外,太空船必然是以高度模塊化的方式組裝而成。

    在確立太空船設計之后,首先將由運輸船或拖船將預先打造好的零件運到指定組裝區,這個區域可能是在太空殖民地、工廠或是軌道上的某個地帶。然后由先遣人員操縱拖船組裝龍骨與主要建造衍架,并配置一組發電機以及船艦的中央計算機,其中將有完整的太空船藍圖與建造流程。此外,運輸船將會同時帶來數十只或數百只機器工蟻,作為船艦建造工人。

    這些工作完成后,接下來的工作便可交由前述的機器工蟻來負責完成細部組裝與焊接調整的工作,所需能源則由安置好的發電機提供。這些機器工蟻將會沿著龍骨與建造衍架爬行,于預定的位置建立搭起需要的太空船框架,并將其它的組件放置固定到指定位置。加上引擎、燃料箱與發電機,接著掛上火炮等裝備,最后建立乘員艙體。對于少數工蟻無法處理的較大的零件,則會以工蟻群的方式合作來拖曳組裝。

    而這些機器工蟻一般只能進行爬行的動作,大部分的運動將由六至八只的步足完成,就連從這個衍架移動到平行的另一根衍架,大部分情況下也可以用跳躍的方式達成。然而它們仍然可能攜帶有小型的外掛式噴射引擎與燃料包(可能直接使用壓縮空氣)以進行有限程度的空間機動,或是在跳躍「踩空」時飛回衍架上。但出力與燃料將不足以讓它們直接搬運大質量貨物進行飛行。因此另外還需要在周圍太空中隨時待命,將在龍骨周圍漂浮的零件運送給工蟻讓其負責安裝的許多小型機動浮游拖船,這些拖船將擁有較大的引擎與燃料箱以及一些簡單的機械臂,具有較大的推力,協助機械工蟻進行船艦的組裝,也可以讓工蟻搭乘移動,或是追上不小心跳太遠的工蟻,將其帶回。若將爬行的修復機器人稱為工蟻,則這些飛行的運輸機器人便可以稱之為工蜂。

    事實上,這些工蜂將被視為工蟻的外掛式航行模塊。平時分離使用,各自作為修復與短距離運輸的功能。工蜂上不會,也不需要裝備工蟻的修復模塊功能,僅擁有簡單的捕捉、固定與牽引用機械臂,但將可在必要時,與工蟻一對一甚至一對多結合起來組成具備較大推力的飛行式機動修復平臺。當然,這些工蜂也將使用自動化控制,并由中央計算機指揮。無論是工蜂或工蟻,都將在船艦建造完成后,配屬成為該體的損管修復系統與短程運輸系統的一部份。而如果發生棄船逃生的情況,由乘員艙做為主體構成的逃生艙在脫出時,將可能攜帶一部份的工蟻以緊急維修之用,另外也將會攜帶全部的工蜂當作逃生艙的外掛式推進引擎與燃料箱,以及必要時的短距離人員移動用搭乘器。穿著太空衣的人員可以搭乘工蜂進行移動與艦艇換乘作業。

    此外,除了船艦需要裝備外,運輸艦最初也可能一并運來一個小型的機械工蟻/工蜂的維修平臺/工廠,作為機械工蟻與工蜂故障或損耗時的維護之用。機械工蟻之間也應當有某種程度的故障偵測與互相修理的功能,若發現自己故障,將可呼叫「友蟻」來替自己修理,若發覺「友蟻」的損壞部分無法以自已攜帶的工具或流程修理,則會將其拖運至維修工廠處理。而這個小型維修工廠也將在船身建造時被一并整合在船體中,以供日后之使用。

    更進一步地,此一維修平臺/工廠也有可能本身就具有獨力建造工蜂/工蟻的能力。其將可利用撿到的船體碎片、零件、鐵隕石、乃至于拆解艦體某些裝備來生產工蜂/工蟻以補充損失。當然這種工廠將有一定的大小,僅具有低量的生產能力,同時某些精密零件如cpu等需要擁有零件庫存,因而使之只有在一定大小的船艦上方能裝備,較小的船艦可能只有擁有部分修理能力的平臺。但在各種船艦組成艦隊后,大船將可以替小船提供較佳的工蟻/工蜂建造與維修服務。

    簡而言之,建造太空船所需的材料可能非常多,但需要的勞工將非常稀少。建造現場可能只有兩到三人負責監控太空船的建造作業,主要建造任務將由機械工蟻與工蜂完成,而整個建造任務的指揮者將是該艦的中央計算機。因為這些機械勞工不會疲勞,負責監視的工程師的負擔很輕,并且可以輪班替代,因此整個建造過程將會非常迅速。

    同時,船艦的建造也不會有生產線限制的問題,只要把材料運到指定區域就可以開工。這時同時建造的船艦數量將僅取決于所能運到的材料與零件數量(機械工蟻與工蜂也算是太空船零件),因此只要材料足夠,短時間內建立一支全新的太空艦隊是有可能作的到的。當然,你可以建造大量的太空艦隊,但要操作這些艦隊也會需要大量燃料,因此限制艦隊規模的主要原因將是太空船的燃料的生產與儲存能力,而不是生產線的數量。

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