fonzeppelin | Вопросы научной фантастики: о ручном энергетическом оружии

Ручное энергетическое оружие — пресловутые «бластеры», «скорчеры» и менее известные, но красивее звучащие «фульгураторы» — несомненно, является одним из краеугольных камней научной фантастики. И не только, заметим, военной. Авторы множества классических произведений, где война не являлась составляющей сюжета, тем не менее часто предпочитали вооружить своих героев чем-нибудь лучащимся и сжигающим.

Соблазн заменить обычные «пулеметатели» (англ. slugthrowers) чем-то фантастическим вполне объясним. Во-первых, бластеры — как и летающие автомобили, и двери-диафрагмы — способствуют созданию футуристической атмосферы, в которой нет места таким обыденным вещам как свинцовые пули и дверные петли. Во-вторых, фантастическое лучевое оружие дает автору большую свободу действия, позволяя варьировать огневую мощь героев сообразно ситуации: от «безвредно парализовать на пару часов пьяного хулигана» и до «сравнять с землей город средней величины». В-третьих, фантастический характер оружия позволяет... надежно закамуфлировать зачастую слабое знакомство автора с тактикой или техникой.

Безусловно, у ручного энергетического оружия есть и вполне прагматичные преимущества. Скорость движения «выстрела» энергетического оружия намного превышает реалистично достижимую для «кинетической» пули — хотя в фантастических фильмах обычно показывают прямо обратное. Боезапас энергетического оружия ограничен только подачей энергии (и отводом избыточного тепла) — подключенная к достаточно мощному источнику питания лучевая винтовка может работать непрерывно. Безусловно также, что у ручного энергетического оружия есть и существенные недостатки.

Я решил обсудить вопрос ручного энергетического оружия с технически реалистичной точки зрения. Я не собираюсь обсуждать, насколько сложно создать такое оружие; для простоты возьмем, что это, по крайней мере не невозможно. В первую очередь, я бы хотел разобрать популярные мифы, связанные с таким оружием, «как это НЕ работает» и «как это работает на самом деле».

ЛАЗЕРНОЕ ОРУЖИЕ:

В былые времена, ручное лазерное оружие безусловно доминировало на полях сражений научной фантастики. Изобретенный в 1960-ом году, лазер стал первым «настоящим лучом смерти», ставшим известным широкой публике (вообще говоря мазер придумали раньше, но он популярным не стал). В последние десятилетия, впрочем, популярность лазерного оружия в фантастике существенно снизилась — лазеры стали слишком обыденными и повседневными, чтобы захватывать воображение — и они теперь воспринимаются как оружие «ближайшего будущего».

Изображая лазерное ружье, художники обычно рисуют нечто длинное и тонкое, испускающее из узенького ствола узенький же луч (как правило, красный). Что для боевого лазера совершенно абсурдно — такое оружие сможет работать только в упор. Лазер ведь не просто «светит» в цель, он фокусирует на цели свое излучение, собирая его в очень узкий пучок — и чем больше диаметр фокусирующей системы (линзы или зеркала) тем лучше. Во-первых потому, что при этом увеличивается фокусное расстояние, и, соответственно, эффективная дальнобойность лазера. Во-вторых, потому что в этом случае тепловая нагрузка на оптику ниже: плотность энергии луча на широкой линзе невелика, а на цели значительна (так как диаметр светового «пятна» на цели значительно меньше диаметра линзы). Так что выстрел боевого лазера напоминает, скорее, широкий луч прожектора, плавно сужающийся в сторону фокусной точки на цели.

Поэтому мало-мальски реалистичный ручной лазер будет, скорее всего, выглядеть как ручной прожектор, или старомодная ручная кинокамера — угловатый кожух с очень широкой линзой (закрытой диафрагмой, для защиты от повреждений):

При этом держать весь лазер в руках — не самое лучшее решение. Гораздо логичнее вынести источник питания и систему охлаждения в заплечный ранец, соединив их с лазером в руках кабель-шлангом (наподобие огнемета). В принципе, если передавать энергию луча по гибкому оптическому волокну, то и сам лазер — источник излучения с резонатором — можно (и даже целесообразно) запихать в ранец, оставив в руках лишь максимально облегченную оптическую систему и систему наведения. Без которой никуда; вручную лазер на цели не сфокусировать.

Любой боевой лазер, это «умное» оружие, которое непрерывно и тщательно измеряет дистанцию до цели, оценивает прозрачность и турбулентность атмосферы и ориентирует луч так, чтобы сфокусировать его оптимальным образом и удерживать его на цели. То есть «ствол» ручного лазера — это сложная система датчиков, фокусирующих линз/зеркал и гироскопически стабилизированных приводов. Стрелок, по сути дела, только указывает лазеру какую цель сопровождать — остальное система делает уже самостоятельно.

Не могу не отметить, что если в сеттинге Warhammer40K имперским гвардейцам дают такое сложное и тонкое оружие, как лазеры, а спейсмаринам — такое примитивное, как болтеры, то это означает одно. Стандартный спейсмарин слишком глуп, чтобы пользоваться лазером.

Одним чрезвычайно популярным заблуждением относительно ручных лазеров является представление, будто они «чистое» оружие — оставляющее на цели очень тонкий разрез, который даже не кровит, потому что луч «прижигает сосуды». Такое заблуждение явно вызвано тем, что авторы гораздо лучше знакомы с медицинскими и индустриальными лазерами (которые созданы чтобы делать аккуратные разрезы), нежели с боевыми.

Для боевого лазера, хирургическая точность, вполне естественно, избыточна и бесполезна. Его задача все же поражать противника, и делать это быстро и эффективно. Лазер непрерывного излучения делает это, фокусируя на точке тела противника небольшой «зайчик» света, и нагревая ее до расплавления одежды и обугливания кожи.

Иронично, но Warhammer40K абсолютно верно передал действие лазерного ружья.

Если же лазер импульсный — передает энергию серией очень коротких вспышек очень высокой мощности — то ситуация еще хуже. В этом случае основным поражающим эффектом становится абляция: микровзрывы пара или плазмы, в которую под лучом превращаются ткани тела. Каждый следующий импульс приходится в кратер от предыдущего, углубляя и расширяя его.

Ни о каком «чистом» оружии тут не может идти и речи; лазер буквально продалбливает дыру в цели, взрывая, испаряя и расшвыривая ошметки плоти. Если скорость «бурения» достаточно высока, то резонирующие ударные волны еще и превратят органы и кости в фарш.

Также в отношении лазеров, научная фантастика обычно игнорирует вопрос — до какой степени лазеры оптического диапазона (видимого света) опасны для зрения? Правильный ответ на него, почти абсурдно опасны. Красный лазер, способный прожечь дырку в человеке за сотню метров, сможет перманентно ослепить попавшего под луч на дистанции в десятки километров. Глаз ведь фокусирует приходящее излучение на сетчатке. И опасно не только прямое излучение, но и отраженное. Имперский гвардеец, шмальнувший из лазгана в еретиков, и попавший в полированный котелок, имеет неплохие шансы ослепить всех вокруг, кто имел неосторожность смотреть в сторону котелка.

Поэтому если в сеттинге применяется ручное лазерное оружие, то лазерные лучи должны быть либо невидимы (то есть работать на той длине волны, для которой хрусталик глаза не прозрачен), либо абсолютно все стрелки должны носить защитные очки.

Напоследок, разберем еще один популярный миф — что «зеркальная броня» полностью спасает от лазера. Так вот: не спасает. Более того, «зеркальная броня» (помимо глупости самой идеи нарядиться во что-то сверкающее и полированное на поле боя, и надеяться, что оно таким останется) это в буквальном смысле худшая защита от лазера, которую только можно придумать.

Даже если предположить, что материал зеркала подобран оптимально под длину волны неприятельского лазера — а это во-первых не гарантировано, во-вторых боевой лазер наверняка имеет тут определенную вариабельность настройки — никакое зеркало не является идеальным. Хотя бы какой-то процент энергии да поглотится, зеркало нагреется и потеряет отражающую способностью (любая пыль, грязь или царапины сделают еще хуже). Для защиты от лазерного излучения лучше уж подойдет керамика.

УСКОРИТЕЛИ ЧАСТИЦ:

Ускорители заряженных частиц (протонов, электронов или ионов) строго говоря, даже предшествовали лазерам в качестве фантастического оружия. Еще Никола Тесла рассматривал возможность применения луча электронов в качестве оружия — правда, вскоре пришел к выводу, что оно будет довольно неэффективно и забросил эту идею.

Защитный щиток прикрывает стрелка от ионизирующего излучения на выходе из ствола

Хотя разгон заряженных частиц до «оружейных» мощностей в настоящее время требует громоздких и сложных ускорителей, ничто не мешает потенциальной миниатюризации данной технологии. Метод ускорения электронов в плазменной волне потенциально позволяет создавать сверхкомпактные ускорители вплоть до «пистолетного» размера (впрочем, ранец с блоком питания и системой охлаждения все также необходим), способные разгонять электроны до энергий порядка гигаэлектронвольт.

Как ручное оружие, лучи заряженных частиц имеют существенное преимущество над лазерами. Во-первых, они само-фокусируются в атмосфере (за счет ионизации воздуха вокруг трассы луча). Во-вторых, они гораздо меньше зависят от свойств атмосферы, сквозь которую пролетают. В-третьих, заряженные частицы имеют массу, и именно она определяет их поражающее действие.

В отличие от безмассовых фотонов, заряженные частицы при попадании в тело не отдают всю свою энергию на поверхности, а проникают внутрь, тормозясь в тканях и отдавая свою энергию по мере торможения. Если фокусировка и интенсивность луча высоки, то основным поражающим эффектом будет тепловой нагрев и испарение тканей вдоль трассы луча (цель взрывается изнутри). Если же нет, то основным эффектом будет ионизирующее излучение внутри тканей (мгновенная смерть тканей вокруг трассы луча).

Взрыв ствола ускорителя из-за сбоя магнитной системы.

Ускорители частиц, впрочем, несут существенную опасность для самого стрелка. Во-первых луч заряженных частиц, пронизывая атмосферу, порождает тормозное ионизирующее излучение, распространяющееся во все стороны — в том числе и назад. Во-вторых, если во время разгона частиц в системе магнитов оружия произойдет сбой, пучок высокоэнергетических частиц может рикошетировать в любом направлении — в том числе и назад. Поэтому ручной ускоритель частиц в обязательном порядке должен иметь защитный щиток, прикрывающий стрелка от его собственного оружия. А лучше всего вообще стрелять из окопа, установив оружие на дистанционно управляемую турель.

Защита от лучевого оружия является вопросом сложным. Заряженные частицы высоких энергий являются «бронепроникающими»; электронный луч энергией 50 МэВ будет обладать достаточным пробегом в алюминии (4,3 см), чтобы пройти через броню бронетранспортера М113 и поразить экипаж за броней. Оптимальными защитными материалами будут не металлы, а водородо-содержащие вещества низкой плотности — вроде полиэтилена — причем расположенные снаружи металлической брони (в противном случае от защиты не будет толку — попадающие в металл частицы будут порождать ионизирующее излучение, от которого полиэтилен внутри не спасет).

ПЛАЗМЕННОЕ ОРУЖИЕ:

В научной фантастике, плазменное оружие обычно подается как «более развитое», чем лазерное. Как правило, именно плазмой стреляют пресловутые бластеры (правда, делают это так медленно, что непонятно — в чем преимущество над обычными пулями?). Плазма хорошо разгоняется магнитными полями, ее высокая температура и электропроводимость обеспечивают надежный поражающий эффект теплом и электричеством, так что плазменное оружие выглядит вполне убедительно футуристическим.

Его главная проблема — оно не работает.

Да, плазма будет подниматься вверх.

Плазма — четвертое состояние материи — представляет собой (упрощенно) газ, нагретый до такой степени, что электроны отделяются и атомы превращаются в ионы. И как и любой горячий газ, плазма стремится расшириться, и очень быстро. Выпущенный плазмоид расширится многократно (т.е. взорвется) едва успев покинуть ствол; горячая плазма при этом обожжет стрелявшего, но до цели в лучшем случае доберется легкий теплый ветерок.

Теоретически можно представить себе самообжимающиеся плазмоиды — наподобие шаровых молний — но такого рода «выстрелы» будут крайне зависеть от внешних магнитных полей, и могут быть отклонены/рассеяны значительно проще, чем созданы.

Попытка стрелять неплотной расширяющейся плазмой сквозь плотную атмосферу будет напоминать стрельбу воздушными пузырьками под водой. Мало того, что плазмоиды не будут лететь на сколь-нибудь уважительную дистанцию, они еще и будут всплывать сквозь атмосферу — то есть выстрелы будут воспарять вверх. Если же мы ускорим движение плазмы до такой степени, чтобы плазмоиды не успевали значимо расширяться... то очень быстро мы перестанем делать плазменное оружие и начнем делать ионное оружие (о котором говорили выше).

По сути дела, единственным более-менее работоспособным плазменным оружием является плазмомет, выбрасывающий на очень небольшую дистанцию струю горячей плазмы. Однако совершенно непонятно, в чем преимущество такого оружия (сложного и дорогого) по сравнению с обычным огнеметом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Из этого короткого обзора можно сделать вывод, что по крайней мере некоторые типы ручного энергетического оружия потенциально реалистичны и могут иметь значение на поле боя. Их главная проблема в том, что не особенно понятно — какой смысл применять его в «общей» ситуации? Да, ручной лазер может быть осмысленным средством против атакующих дронов, а ускоритель электронов — против бронированного неприятеля, но это довольно специализированные ниши. То есть ручное энергетическое оружие представляется, скорее, смысловым аналогом пулемета/гранатомета/миномета; специализированное оружие для специальных целей. Таскать в кармане лазерный пистолет для перестрелки в баре (и громко кричать «эй, всем надеть защитные очки, Звездный Джо сейчас лазировать будет!») по крайней мере... нерационально.

Современный опыт боевых действий указывает в ином направлении. Уже и одиночный пехотинец стал целью, вполне «стоящей» применения по нему легкой управляемой ракеты, или FPV-дрона. Вполне логично предположить, что эта тенденция продолжится и в будущем. И основным оружием пехотинца станут миниатюрные дроны-камикадзе, или ракетные управляемые пули. Прототипы крупнокалиберных пуль с наведением по лазерному лучу существовали еще в 2010-ых; вполне реалистично представить, что «умная пуля» будущего будет иметь автономное электро-оптическое наведение, и самостоятельно преследовать «захваченную» цель.

BADASS!

Отказ от «артиллерийского» запуска боеприпаса в пользу ракетного (да, гироджет!) позволяет иметь очень легкую и компактную пусковую установку при большом калибре боеприпасов. А стало быть футуристическая ракетная пуля может полагаться не только на кинетическую энергию для поражения цели, но и на кумулятивные, либо осколочные заряды.

Поэтому если вам нужно футуристическое оружие для фантастического сеттинга — не зацикливайтесь на лазерах и плазме. Просто используйте миниатюрные управляемые ракеты. Они не подведут)

Page 1 of 3 << [1] [2] [3] >>

Flat | Top-Level Comments Only

From:

prostak-1982.livejournal.com

"(то есть работать на той длине волны, для которой хрусталик глаза не прозрачен)"

Эм, паяльник для хрусталика глаза тоже непрозрачен, что не отменяет его вредоносности. Если излучение лазера будет в тепловом диапазоне, то просто прогреет содержимое глаза до состояния крутого яйца, и привет.

По ТБ при использовании любого лазерного излучателя весьма настоятельно рекомендуется использование специальных очков или экранов для защиты глаз. В том числе и от отраженного излучения. А ИК-излучение тоже может отражаться.

А и забыли написать о здоровенной системе охлаждения лазгена.

Edited Date: 2024-09-16 05:21 am (UTC)

From:

theholm.livejournal.com

все же мощность отраженного излучения потребного чтобы сварить сетчатку куда ниже чем потребная на варку самого хрусталика. Для цели понятно большой разницы нет.

История, военная техника, управляемое оружие и няшные гиены. А вы в курсе, что гиены, кстати - котики?

Вопросы научной фантастики: о ручном энергетическом оружии

Page Summary

Style Credit

Expand Cut Tags