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[SF: Redshift] Schiffsdesign und Technologie

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Feuersänger:
Ehe ich mich Turning Wheel's Traktat zuwende ^^ erst noch ein paar Worte zu kinetischen vs. Sprenggeschossen:
Mag schon sein, dass ein Explosivgeschoss größere Sekundärschäden im Ziel hervorruft. Die Frage ist aber, ob es das braucht, zumal dies auch mit weiteren Nachteilen verbunden ist:
- selbst wenn ein massives Geschoss einfach nur ein Loch in die Hülle reißt und sonst keine Sek.schäden anrichtet, ist da einfach ein Loch in der Hülle. Diese Sektion des Schiffes ist vermutlich einfach unbrauchbar, und aufgrund der Dekompression auch nicht mehr ohne Raumanzug betretbar. Wahrscheinlich ist aber, dass obendrein weitere Schiffsysteme direkt durch das Geschoss beschädigt werden; umso mehr, je weiter es durch den Schiffsrumpf dringen kann.
- Sprenggeschosse sind qua Definition viel anfälliger gegen eine gute Point Defense. Der Abwehrlaser muss nur den Mantel durchbohren und durch seine Energie den Sprengsatz zur Detonation bringen: bumm, Problem erledigt. Ein massives Geschoss hingegen müsste man zu großen Teilen verdampfen, es sei denn, man kann seinen Kurs verändern.
- obendrein sind Sprenggeschosse zwangsläufig aufwendiger und teurer in der Herstellung, und stellen ein größeres Risiko auf dem Schiff dar. Daher drehe ich die Argumentation jetzt mal um: wird ein Magazin voller Sprenggeschosse getroffen, geht womöglich das ganze Schiff in die Luft. Wird ein Magazin voller Massivgeschosse getroffen, hat man halt einen großen Batzen geschmolzenes Metall, aber das Schiff bleibt weitgehend intakt.


--- Zitat von: Turning Wheel am  3.02.2008 | 23:55 ---Feuersänger, was war jetzt eigentlich mit der Antimaterie-Sache? Hast Du die verworfen?
Ansonsten würde ich zu einem Antmaterie-Partikelstrahler raten. 'Ein paar' Atome die treffen und es heißt 'adios'.
--- Ende Zitat ---

Über Antimaterie als Waffe habe ich auf Rho auch etwas gelernt, und es ist eher nachteilig. Erstens bleibt das Problem des "Containment", sprich, dass die AM erst zum absolut gewünschten Zeitpunkt mit Materie in Kontakt kommt. Zweitens, selbst wenn man die Ladung ins Ziel bringt, wird nur ein Bruchteil davon effektiv hochgehen, weil der Rest sofort weggeschleudert wird, und in einigem Abstand relativ harmlos verpufft. Oder um Rho zu zitieren:

--- Zitat ---Consider two bricks, one of matter and one of antimatter. Watch as they hit each other. The atoms and antiatoms just on the surface will come into contact and annihilate each other. This creates an explosion. Which is perfectly placed to push the two bricks apart with incredible force, preventing the rest of the atoms and antiatoms from coming into contact.
--- Ende Zitat ---

Insgesamt bin ich jetzt also eher davon runter, Antimaterie zu verwenden, zumindest nicht in der Settings-Gegenwart. _Vielleicht_ haben die Raumfahrer AM sogar in der Vergangenheit verwendet (als Brennstoff, nicht als Waffe), und sind davon aus Sicherheitsgründen wieder runter. Etwa so, wie wir heute aus der Kern(fissions)energie aussteigen wollen.

Zu deinen anderen Ideen bzgl Rockethive etc. hast du ja das Fazit schon vorweggenommen: militärisch effektiv, aber uncool. ;) Bei all dem Hin und Her sollte man eben auch immer Burnsides' Nulltes Gesetz im Hinterkopf behalten. Welches da besagt: für irgendwelche noch so raffinierten Automaten wird sich das Publikum niemals auch nur annähernd so interessieren können wie für Menschen die irgendwas machen, auch wenn die nicht so effektiv sind.


--- Zitat ---Ich vermute mal, dass die Zukunft nichts mit den Helden moderner Kampfjetzt zu tun haben wird, die wilde Kapriolen drehen und mit zusammengebissenen Zähnen auf den Feuerknopf drücken. Wenn man so was will - und ich glaube das will man im Rollenspiel - dann muss man sich sicher von der zu erwartenden Realität und der damit zusammenhängenden Plausibilität entfernen.
--- Ende Zitat ---

Naja, schon möglich dass man da fünfe gerade sein lassen muss - aber man kann alles mögliche rationalisieren. Man sollte halt bei jeder eingeführten Technologie den "Ripple Effect" mitbedenken (was z.B. bei Star Trek grundsätzlich nicht geschieht), also welche sekundären, tertiären etc. Auswirkungen sie auf das Universum haben wird. Will man kleine Einmannjäger haben, muss man das Drumherum so konstruieren, dass es Aufgaben gibt, die Einmannjäger besser erfüllen können als irgendeine andere greifbare Technologie.
Ich habe zwar eigentlich schon vor, Einmannjäger einzubauen, aber wenn es sich im Zusammenhang mit dem restlichen Universum als gar zu unpraktisch herausstellt, kann ich sie auch weglassen. Das wird sich dann zeigen. Dass ein etwaiger Dogfight im Raum ganz anders ablaufen wird als wir es gewohnt sind, ist aber klar und dabei will ich in jedem Fall bleiben.


--- Zitat ---Also, Feuersänger, wenn Du z. B. Laser richtig geil findest und Raketen eher nicht, dann ist das okay, aber das muss man eigentlich gar nicht wissenschaftlich belegen (und das Problem das ich sehe ist, dass wir das auch gar nicht können, obwohl Du diesen hohen Anspruch zu Beginn gestellt hast).
--- Ende Zitat ---

Da hast du sicher großteils Recht. Erstmal kurz zur Waffenfrage: ich bin eigentlich nicht so der Laser-Fan, sondern (vielleicht aus Gewohnheit) mehr für "Bolts" nach Art von Star Wars oder Galactica, also die mit Unterlicht unterwegs sind, eine Menge Wumms haben, und keine Munitionsprobleme verursachen. Auf zweiter Position folgen kinetische Waffen, erst dann folgen auf meiner persönlichen Beliebtheitsskala Laser, und Raketen bilden das Schlußlicht.

Aber: mein Anliegen ist es halt, ein SF zu kreieren, das gleichzeitig möglichst hart und möglichst cool ist. Für FTL brauchen wir natürlich Handwavium, da führt einfach kein Weg drumherum, weil es in der Realität schlicht und einfach unmöglich ist. Für alles andere möchte ich aber Handwavium möglichst vermeiden, auch wenn ich dann ein gerüttelt Maß Unobtainium benötige.


Mal zu allgemeinen Erklärung, weil ich diese Begriffe selber erst seit heute kenne:
* Handwavium: die Technologie verstößt schlicht und ergreifend gegen die Naturgesetze. Es wird auch kein besonderer Versuch unternommen, sie mit den Naturgesetzen in Einklang zu bringen oder zu erklären. Es ist halt so. Beispiel: jeglicher FTL-Antrieb.
* Unobtainium: die gewünschte Technologie übersteigt bei weitem unsere Möglichkeiten, aber sie ist theoretisch möglich (also im Einklang mit Newton und Einstein) und berechenbar, auch wenn in den Sternen steht, ob sie jemals realisiert werden kann. Beispiel: Antimaterie-Reaktoren.

Das Ganze übrigens im Unterschied zu Technobabble (das ist das, was ich an Star Trek so hasse): die Technologie ist völliger Humbug, aber durch einen Schwall wichtig klingender Fremdwörter, gerne aus dem Bereich der Quantenmechanik, soll der Anschein erweckt werden, sie läge im Bereich des Möglichen. Kurz gesagt will Technobabble ein Handwavium als Unobtainium verkleiden. Beispiel: so ziemlich das komplette Star Trek Universum seit TNG (Warp, Transporter, Tarnvorrichtungen...)

MadMalik:

--- Zitat von: Feuersänger am  4.02.2008 | 01:37 ---Ehe ich mich Turning Wheel's Traktat zuwende ^^ erst noch ein paar Worte zu kinetischen vs. Sprenggeschossen:
Mag schon sein, dass ein Explosivgeschoss größere Sekundärschäden im Ziel hervorruft. Die Frage ist aber, ob es das braucht, zumal dies auch mit weiteren Nachteilen verbunden ist:
- selbst wenn ein massives Geschoss einfach nur ein Loch in die Hülle reißt und sonst keine Sek.schäden anrichtet, ist da einfach ein Loch in der Hülle. Diese Sektion des Schiffes ist vermutlich einfach unbrauchbar, und aufgrund der Dekompression auch nicht mehr ohne Raumanzug betretbar. Wahrscheinlich ist aber, dass obendrein weitere Schiffsysteme direkt durch das Geschoss beschädigt werden; umso mehr, je weiter es durch den Schiffsrumpf dringen kann.
- Sprenggeschosse sind qua Definition viel anfälliger gegen eine gute Point Defense. Der Abwehrlaser muss nur den Mantel durchbohren und durch seine Energie den Sprengsatz zur Detonation bringen: bumm, Problem erledigt. Ein massives Geschoss hingegen müsste man zu großen Teilen verdampfen, es sei denn, man kann seinen Kurs verändern.
- obendrein sind Sprenggeschosse zwangsläufig aufwendiger und teurer in der Herstellung, und stellen ein größeres Risiko auf dem Schiff dar. Daher drehe ich die Argumentation jetzt mal um: wird ein Magazin voller Sprenggeschosse getroffen, geht womöglich das ganze Schiff in die Luft. Wird ein Magazin voller Massivgeschosse getroffen, hat man halt einen großen Batzen geschmolzenes Metall, aber das Schiff bleibt weitgehend intakt.

--- Ende Zitat ---

Magazinproblem;
Wenn die Geschosse nicht durch chemische Reaktion sondern durch andere Mittel beschleunigt werden, ja.  Dann würde ich vieleicht sogar auch zu reinen Metall Geschossen übergehen (wenn mir keine Lenkflugkörper zur Verfügung ständen  ;)). Den kleineren Schaden beim Feind in kauf nehmen, um Magazinexplosionen zu verhindern. Ansonsten ist es egal welches Magazin getroffen wird, die kombinierten Treibladungen der Geschosse dürften Ausreichen um ähnlich verherrende Wirkung im Schiff zu hinterlassen.

Ablenkung;
Abwehrlaser trifft Geschoss, Teil des Geschosses Verdampft, Flugbahn wird verändert. Das ist immer der Fall, egal ob Massivgeschoss oder Explosiv. ZB der nette Abwehrlaser um ballistische Kurzstrecken Raketen abzuwehren, wie er im Moment in US-Israelischer Kooperation getestet wird, verdampft bei diesen auch nur einen Teil der Oberfläche, diess führt zur Kursänderung. Den Rest erledigt die Trägheit der Rakete und der Luftwiederstand. Das es einfacher wäre das Explosivgeschoss völlig zu vernichten ist klar. Das müsste die Pointdefense aber nichtmal schaffen um Schaden am Schiff zu verhindern.

Die Aufwendigkeit und den Preis von Sprenggeschossen argumentier ich jetzt mal nicht, ich denke der Preisunterschied ist, wenn man sich die komplexität andere Schiffsysteme anschaut, verschwindend gering. Aber eine Idee, wenn dir Sprenggeschosse nicht passen; Die Coil/Railguns (was auch immer nicht chemisches) welche die Geschosse verfeuern brauchen ein homogenes Material, um ein maximum an Effektivität an den Tag zu fördern. Doppelt gesiegt; keine Treibladung im Magazin und Sprengladungen per Waffensystem rausgeschmissen.  :d

Feuersänger:
Hehe ja, das gefällt mir. ^^ Chemische Treibladungen sind im Raumschiffmaßstab sicher nicht mehr angebracht, wie gesagt stehen uns zwangsläufig einige Terawatt an Leistung zur Verfügung, da haben Railguns sicherlich ein größeres Potential. Genaueres möchte ich morgen mal berechnen.

Für chemische Ladungen sehe ich wie gesagt nur auf Planetenoberflächen und im Nahkampf eine Existenzberechtigung, bei persönlicher Bewaffnung und Kleingerät - also in etwa alles, was keinen Fusionsreaktor mit sich rumschleppen kann. Da haben herkömmliche Sturmgewehre und ähnliches noch ihren Platz.

A propos, eins fällt mir dazu noch ein: jedes Schiff, dass auf (besiedelten) Planeten starten und landen können soll, benötigt hierfür noch irgendeinen sekundären Antrieb oder Antriebsmodus. Erstens mit wesentlich geringerer Leistung, um nicht die Oberfläche in Schutt und Asche zu legen. Also Beschleunigung 1-2g statt 10-20g. Zweitens mit einem "sauberen" Treibstoff wie z.B. Wasserstoff. Die Bewohner würden sich schön bedanken, wenn man ihnen beim Start zum Abschied ein paar Tonnen Quecksilberdampf um die Ohren hauen würde.
Gleichzeitig müssten auch technische Failsafes eingebaut sein, die die Benutzung des Hauptantriebes in der Atmosphäre verhindern, selbst wenn ein böswilliger Captain das vorhat. Denn nur wenn der Mißbrauch effektiv verhindert werden kann, kann es Trampfrachter in privaten Händen geben.

EliasvY:
Zur Munitionslagerung:

Fangen wir im Rollenspiel/Tabletop an: Bei Battletech gibt es das sogenannte CASE (Zelluläres Munitionslagerungssystem). Der Effekt ist der, daß wenn die Munitions explodiert, ihre Sprengwirkung in eine bestimmte Richtung gelenkt wird.

Afaik wird heutzutage schon daran gearbeitet, bzw. auch umgesetzt. So wird auf der Zumwalt-Klasse (US-Zerstörer, projektiert) das Vertical Launiching System nah der der Schiffshaut verbaut, so daß nur wenige Zellen vernichtet werden und nciht gleich das gesamte Waffensystem.

Feuersänger:
So, ich habe jetzt mal ein paar Berechnungen zum Thema Railgun (alternativ Coilgun) durchgeführt.
Verdikt vorweg: Railguns sind very, very scary, wenn man sie zum funktionieren bringt.

Das Problem: wir wollen möglichst hohe Geschoßgeschwindigkeiten v, damit die Projektile möglichst schnell am Ziel ankommen, also das Zielen erleichtert und das Ausweichen erschwert wird. Das ist das A und O im high-g Raumkampf.
Positiver Nebeneffekt: die kinetische Energie steigt quadratisch zur Geschwindigkeit, geht also ziemlich durch die Decke.

Probleme:
1.) die gesamte Beschleunigung muss im Lauf stattfinden, dessen Länge natürlich bei kleinen Schiffen von der Schiffslänge begrenzt wird. Bei großen Schiffen müssen die Railguns zwecks Zielen schwenkbar angeordnet werden, was wiederum möglichst kurze Rohre wünschenswert macht, um die Trägheit zu minimieren. Ein ordentlicher Wert scheint mit 10 Meter zu sein. Das ist verdammt viel im Vergleich zu aktuellen Geschützen, aber verdammt wenig in Anbetracht der benötigten Beschleunigung.
Ein Jäger könnte freilich nur eine solche Kanone tragen, die dann aufgrund der Länge auch nur minimal schwenkbar sein dürfte.
2.) Daraus folgt, dass der Lauf einem enormen Verschleiß durch Reibung unterworfen sein dürfte, es sei denn, man kann unterkalibrige Geschosse verwenden, die allein durch Magnetfelder auf Kurs gehalten (und gleichzeitig beschleunigt) werden.
3.) Der Rückstoß kann schnell den Schub des Schiffes übersteigen. (Es heisst oft, dass Gausskanonen keinen Rückstoß hätten, das ist aber Hirngespinst und würde das 3. Newtonsche Gesetz verletzen.) Allerdings wirkt dieser Rückstoß natürlich nur für ca. 10-4s pro Schuss; dennoch ist auch dies ein Grund, warum man nicht beliebig oft schießen kann.
4.) der Energiebedarf für den ganzen Zirkus ist natürlich entsprechend, aber da wir ja mindestens Fusion, wenn nicht Zerstrahlung als Energiequelle haben, braucht uns das nicht weiter zu kümmern. Problematischer ist da jedoch die Abwärme.

Bei meinen Beispielrechnungen habe ich mich schrittweise an folgende Ergebnisse für eine praktikable Gausskanone herangetastet:

Projektilgeschwindigkeit v = 100km/s = 105m/s.
Projektilmasse m = 0,01kg = 10 Gramm
Lauflänge d = 10m;
Beschleunigung a = 109m/s²;
Laufzeit t = 10-4s
Kinetische Energie EK = 50MJ = 50 * 106J ~ 12kg TNT
Rückstoß F = 10MN = 10 * 106N;
Benötigte Leistung P = 1TW = 1012W [P = kg*m²/s³ = 0,01*10²/10-4^3]

Es versteht sich dabei wohl, dass man so kleine quasi-Gewehrkugeln nicht mittels Point Defense abpflücken kann.

Nun erinnern wir uns aber, dass unsere Schiffe relative Geschwindigkeiten von 10.000km/s und drüber erreichen. Im Vergleich dazu erscheinen 100km/s nicht viel. Aber:
* die Geschwindigkeiten/Vektoren addieren sich natürlich. Fliegt ein Schiff mit 10.000km/s und schießt nach vorne, hat das Projektil entsprechend 10.100km/s drauf. Flieht das Ziel mit 10.000km/s in die gleiche Richtung, trifft das Geschoss wieder mit relativen 100km/s.
* Ist das Ziel schneller als das Projektil, wird es natürlich gar nicht getroffen. Hat es aber nur z.B. 9.100km/s drauf, trifft das Projektil mit 1000km/s, und die Energie erhöht sich auf 5 Gigajoule. Fliegen die Schiffe gar in entgegengesetzte Richtungen, kommen wir pro Geschoss auf 0,5 Kilotonnen TNT (aber ziel mal bei 20.000.000m/s Annäherungsgeschwindigkeit).

--> In der Praxis dürfte das einen entscheidenden Einfluss auf die Kampfentfernungen haben, je nach Größe der Schiffe. Kleine Jäger haben hier vor allem den Vorteil, dass sie durch ihren niedrigen Querschnitt und die hohe Beschleunigung schwierig zu treffen sind. Die Gefechte zwischen Jägern werden also mit geringen relativen Geschwindigkeiten stattfinden, mit wohl wenigen km/s zueinander. Gleichzeitig werden die Distanzen überschaubar bleiben, vielleicht sogar deutlich unter 100km.
Jäger könnten sogar effektiv gegen dicke Pötte sein, wenn sie mit einer hohen relativen Geschwindigkeit auf diese zufliegen und dann aus größerer Entfernung feuern. Die Pötte können ihre Position nicht schnell genug ändern, um den Projektilen auszuweichen. Ihrerseits können sie die Jäger sicher nicht mit Railguns abschießen, wohl aber mit anderen Waffen wie z.B. Lasern.

Durch die geringe Projektilgröße ist die Munitionsfrage nicht mehr kritisch; schon ein 50t-Schiff könnte locker 1t Munition mitführen, das wären in dem Fall 100.000 Schuss.
Allerdings wissen wir noch nicht, mit welcher Kadenz so eine Kanone feuern könnte. Das könnten z.B. 100, 1000 oder 10.000 Schuss pro Minute sein. Hemmschuhe sind z.B. Munitionszuführung, Reibung im Lauf (wenn diese nicht eliminiert werden kann), Abwärme durch die Spulen und so weiter. Da die Berechnung meinen Horizont übersteigt, könnte man z.B. einfach 6.000 Schuss pro Minute veranschlagen, also 100 pro Sekunde. Da kommt schon was zusammen:
"Leistung" im Ziel (also EK pro Sekunde) bei 100 Schuss mit 100km/s = 5GJ/s = 5GW

In der gleichen Zeit würde ein Laser mit der gleichen Schussleistung und 80% Effizienz satte 1,25GW Verlustleistung produzieren, also Abwärme, derer man erstmal irgendwie Herr werden müsste. So lässt sich auch rationalisieren, dass Laser auf eine wesentlich geringere Leistung (von wenigen Megawatt) beschränkt sein sollen. Hinter den Kulissen spielt da freilich auch Balance mit rein. ;)

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