Re: [討論] 關於太空BB的一些問題

[SANJYSAN (山雞桑)]

※ 引述《plamc (普蘭可)》之銘言：
: ※ 引述《SANJYSAN (山雞桑)》之銘言：
: : 你派登陸艦，看到對方BB上來你就撤退，那你就輸了。
: : 對方派登陸艦過來，看到你的BB靠上去就跑，那他就輸了。
: : 這就是BB的價值。還看不出來嗎？這叫不戰而屈人之兵，乃善之善者也。
: 問題在根本沒這回事
: 我看到你就跑 = 徹退? 錯了 我才不浪費燃料轉向 只要跑離你的BB射程就好了
: 當你BB在星系外 我看到你BB 加速衝去你星系海扁你的星系 因為你追不上只能乾瞪眼
: 當你BB在星系內 相當於砲台 而且威力還不如砲台 我怕可動砲台還甚於你的BB
: 因此 星系外BB完全無用 星系內BB不如砲台 結論就是一無是處
: : 剩下的酬載只勉強塞下小引擎與少燃料。而大船耍婊一點，裝上更少
: : 比例的武器，結果是比小船更靈活。
: 大船裝上更少比例的武器===>我一直在說的登陸母艦(也是大船)比BB靈活不是?

原來如此，你這不是太空戰鬥導論的問題。是太空航行導論的問題。
那是最根本的觀念的問題。建議從太空航行導論開始從頭看一遍。

跑離BB射程？沒這回事。太空船不可能等在戰場外的。完全不可能。
搞不清楚這個根本問題，其他說什麼都沒用。

由A星系->中繼點B->C星系，假設A->B->C為一直線，太空船只能恆速
或者加速由A->B->C，如果要在中途的B點停下來等待或徘徊，不好意思，
這代表需要多一次減速加速的過程，質量比暴增。需要的燃料可能多達
數倍、數百倍到數萬倍。視使用的速度而定。

根據火箭公式，一條太空船以
加速->作戰機動->減速停止->掉頭加速返航->減速停止靠泊基地
這五個步驟決定燃料需求。

燃料需求公式為：

Fuel=TotalMass*(ln(Step*MaxSpeed/Vc)-1)

Step為需要速度大變化或者說掉頭的次數。
Vc為噴氣速度，設為Daedalus的脈衝融合引擎的10000km/s

也就是說，一條100萬噸，極速100km/s的BB，燃料需求為：

100*((5*100/10000)in-1)=5.13，大約是5.13萬噸左右。

注意這5.13萬噸是包含在總直量100萬噸中的。一般來，最大滿載重量100萬噸
的BB應該會留下7~8萬噸的空間與重量去放燃料。這樣才有餘裕。但是一般只
裝5.13萬噸就夠了。

同樣的BB，同樣的燃料量，如果他不需要返航基地，而可以從A->C->D，
那麼他可以把飛行速度提高到200km/s，機動力不變。

反過來說，如果增加中途停留/巡航過程，就是增加Step，同重量的
太空船，質量比與燃料需求暴增。例如假設你的登陸艦，假設與BB同
樣大小，但是排除主砲，多裝燃料與引擎提高速度與機動力到150%，
那麼標準戰術燃料需求為：

100*((5*150/10000)in-1)=7.79萬噸。
這是同樣的
加速->作戰機動->減速停止->掉頭加速返航->減速停止回基地
這五個步驟的消耗。

實際上，大家可以看到，他的燃料消耗比BB多。原因在於他要追求較高的速度。

但實際上，登陸艦和BB或是其他太空戰艦不是太一樣，你要登陸，就必須停止。
因此你實際上是將登陸的步驟整合進掉頭的動作裡面。簡單來說，登陸完就掉
頭回基地。為：

加速->作戰機動->減速停止->登陸->掉頭加速返航->減速停止靠泊基地

雖然是6個step，但是登陸的動作在靜止(或是環繞軌道)下進行，不消耗燃料。

現在你需要在敵方武器外徘徊，那麼就是另一回事了，步驟變為：

加速->減速停止->等待徘徊(假設不耗燃料)->加速->作戰機動->減速停止->
登陸->掉頭加速返航->減速停止靠泊基地

這樣，需要的速度/方向變化就成為7次，燃料需求成為：

100*((7*150/10000)in-1)=11.7萬噸。達到BB的兩倍。

簡單來說，你這樣的登陸艦，一條就要耗BB兩倍多的燃料，對方只要強迫你
撤退，你就白耗燃料了。

實際上，太空艦隊最大的成本是什麼？不是軍艦，其實是燃料。

100萬噸的BB或是其他什麼船多少錢？不過幾百億美元而已，了不起一千億
美元，這在太空時代不算什麼。不要懷疑這個數字，就算是100萬噸軍艦，
他的材料從哪裡來的？自然從小行星開採，一個公里級鐵質小行星就有100
億噸的礦藏，夠造上萬條重型軍艦了。不追求時間的話大量運輸費用也很
便宜，用太陽能MD投射，從小行星帶打到地月系，貨櫃約需飛行2年左右。

但是燃料呢？

現在的D-He3等聚變燃料一噸是20億美元，太空時代假設降到一噸100萬
美元好了，這需要多少錢？

BB一趟任務燒5.13萬噸，任務時間大約6~12個月，燃料上約消耗513億
美元，兩次任務就超過造艦成本。

你的150%BB機動力的登陸艦，一次任務燃料消耗要1170億美元，超過
造艦成本。

為甚麼燃料這麼貴，一噸要100萬？答案是聚變燃料可不是石油，能源
含量不一樣。其實這已經是很便宜的。

聚變燃料之所以100萬，而不是一頓幾十上百美元的原因在於，他難以
開採。月球有，但有多少？答案是100萬噸，給地球發電可以用上幾百
年幾千年，供給太空艦隊的話，填滿一個艦隊都不夠。

木星土星有很多。但是眾所皆知，這是大重力井行星，燃料開採成本
是非常高的。我們假設用軌道基地開採，能從一噸20億降至一噸100萬，
已經降低200倍了。

再來，100萬噸級BB是一開始就有的嗎？自然不是。太空世紀中，一開始
只能建造幾萬噸的軍艦。初期可能將這些船稱為BB，但與100萬噸級的
比起來，他只是DD的等級而已。

這些萬噸級軍艦，他的速度不一定超過100km/s，但一定比較省油，武器
射程也比較短，主要在1光秒的距離內交戰。

譬如BB的1km長，每根近5萬噸砲管，這些船肯定裝不下，他們裝的應該
是小口徑雷射主砲，要不就是幾百米長，重幾千噸的粒子砲管，每米的
重量肯定比不上重型BB。這樣他們的粒子砲可能就是低亞光速，0.3c，
0.5c之類的。對於速度0.3c的粒子砲，1光秒就相當於3光秒，再考慮沒
有延時效應阻止粒子團擴散，因此射程不會太高。

這個時候，戰場主流會是雷射砲，而不是粒子砲。

另外這種時候也不太會有你說的什麼高速登陸艦逃跑戰術(實際上後來
也不會有)，只是運輸艦而已，直接用減小武裝的巡洋艦或驅逐艦追上
去幹掉就行了。

不是嘴巴上下嘴皮一碰，說一聲這是登陸艦，他的速度與機動力就自動
比其他戰艦高的。機動力要高就要多加引擎，速度要高就要多加燃料。
這些一個都跑不掉。而登陸艦貨物酬載總不可能是0，總有一個數目，
這和其他軍艦的武器消耗的重量是一樣的。例如裝一台AT-AT有多重？
200~300噸是跑不掉的。裝10台就有2000~3000噸重了。總之公式都在
那裡，你完全可以自行建模組織起各型艦艇來。

而前面說過了，太空戰場上的情況是，先中先贏，先挨打的，往往會
繼續挨打致死。於是這些只有1~2光秒射程的軍艦，不管在演習中或
是交戰中，都會有改進的壓力，要增加射程。

而射程該怎麼增加？無非加大雷射砲口徑，不然就是加大粒子砲出力，
或者加長其長度了。加大雷射砲口徑因為增加被彈率，不是很好的方
法。增加粒子砲出力好一點，線圈、外徑和重量都會增加，但至少沒
有雷射反射鏡那麼誇張。但這是有技術與工藝極限的。另外一個就是
提昇PPS的性能，縮短放電時間，當然還有提昇電池性能之類的，不
過這些也都要挑戰技術極限。

唯一沒有技術之壁極限的，就只有加長粒子砲砲管了。這只要花錢就
可以了，錢可以解決的問題就不是問題。但是加長粒子砲砲管，就會
增加重量，軍艦也就跟著變重了。

6管粒子砲，每管1500噸的軍艦。砲重就是9千噸，軍艦全重可能是
1.5萬噸。如果加到12管1萬噸的，那全重可能就要暴增到20萬噸了。
但是你會增加，敵人一樣會增加。最後的極限之壁則是~0.99c的出口
速度，粒子砲達到這個等級，雖然可以繼續加大能量、改進技術或加
長砲管增加威力，但是卻不會再明顯提高有效射程了。這是因為光速
延遲，以及光速限制(粒子砲出口速度)的關係。

所以軍備競賽就到此為只。大約100萬噸BB左右。我之所以沒說廣寒
要塞，或者1000萬噸、1億噸BB的原因就是如此。

很多人都說我是大艦巨炮主義者，這是個笑話。我看過太多人想像
出5千萬到1億噸BB，速度還達到1000~3000km/s。對於這樣的說法了。
我全部一一批駁。

這不是技術不可能，相反地這輕而易舉，可以造100萬噸BB，甚至只
要可以造1萬噸軍艦，從1萬噸的大型太空船結構體，跨越到1000萬噸
到1億噸，都沒有任何技術問題。太空BB很簡單的，甚至比地表造船
或是建築大樓還要簡單，因為是無重力環境組裝，基本上只要有材料
(一顆小行星就有100億噸鐵礦)，愛建多大就建多大。太空殖民地，
甚至恆星環、戴森球都可以建起來了。區區1億噸BB算得了什麼？

問題在於，超大BB根本沒有經濟價值。不符合效率，划不來。所謂
BB增大射程增加，那只是表象，實際上是粒子砲管加大加長(其實還
有陣列)帶來的射程增加，但這有極限的。0.99c就是他的極限。這
個極限限制了粒子砲的性能上限，同時也就限制了BB的質量上限。
BB再大，粒子砲也無法突破~0.99c的限制。因此BB不會無限增大。
100萬噸我認為是上限了。

當然，技術改善可以增加射程，但是這是另一方面的改善。譬如之前
說的，12管砲艦在10光秒上7%命中率定為有效射程。但如果PPS改善
降低10倍的放電時間，那麼即使是7%的命中率，但是因為同樣時間內
可以射擊10次，所以實際上，單位時間內的命中率增為70%，這樣就
可以再延長射程，把「單位時間內7%」定為新的有效射程上限，那就
是前面說過的，17.8光秒左右，增加78%，不到兩倍。不過這同樣是
100萬噸級的12管砲艦，沒有必要再放大成1000萬、1億噸。

當然在這個條件下，也可以縮小BB，例如可以將12管砲艦降低成2管
砲艦，而擁有原本12管砲艦同樣的10光秒有效射程(稍大一點，相等
的應該是1.2管，但砲管沒有小數點)。這樣以一管5萬噸計，這種2管
砲艦的重量應該是15~20萬噸左右。不過問題在於，這種10~11光秒射
程的2管砲艦是否打的過17.8光秒的12管砲艦？實際上是打不贏的。
結果BB還是BB，不過多一款2管砲，射程10~11光秒的重巡或是戰巡
而已。因為技術改善，新戰巡擁有舊BB的戰力，卻仍不及新BB。

附帶一提，太空艦隊中不會只有BB而已。BB是艦隊戰主力，還是需要
其他支援艦艇的。例如戰巡/重巡用以隨護與追趕驅趕高速艦，全裝
CIWS的防空巡洋艦用以攔截ASM，與少量飛彈巡洋艦，或者說武庫艦。
還有裝備投射質量彈的軌道砲的行星轟炸艦，以及登陸艦等。

最後說明一下，所謂的BB有效射程，指的是對抗BB目標。之前的計算
打的是30m直徑目標。如果這個直徑不同，那麼射程或者命中率定義
也就不同。總之這是一個標準。這30m只是暫時使用，還沒有最終確
定。主要是引擎面機的問題。例如Daedalus的引擎直徑達到100m，
因為要求大比沖又要求大出力，要縮小不太容易。這需要進一步分
析計算。但是一個標準定下去，可以外延推廣的。

再者，上述10光秒或17.8光秒有效射程的BB，對CA、驅逐艦等有效
射程肯定不會到10/17.8光秒。第一個原因是這些船正面可能比較小，
命中機率就會下降，要達到初始定義的有效射程(7%命中率)距離肯
定會雖短。再來就是這些船的機動力可能比較高。這不是說5G或10G
，只要機動力提昇50%~100%，例如0.1G加到0.15~0.2G，那麼其理論
機動直徑增加，面積就是平方倍，因此機率自然大幅下降。射程就
縮短了。

因此當雙方BB在10光秒的距離上交戰時，雙方的重巡、防空巡洋艦
可能會前出到BB的前方3~4光秒左右，在2~4光秒的相互距離上與對
方的同級軍艦交戰，而還在對方的BB射程外。

BB---AAC-CA--CA-AAC---BB

之所以要前出的原因，其實是防空艦需要前出攔截大量ASM的分導
彈頭。而重巡則要保護這批防空艦。

至於ASM的飛彈巡洋艦、武庫艦，就在200~300光秒的後方打飛彈
就好了。至於為何主力不能全面武庫艦化、ASM化的原因在於，ASM
因為需要高速突防，其燃料消耗太高，燃料分率達到50%以上。也
就是說，一發攜帶1000~10萬個彈頭的2000t的ASM，燃料可能有1000噸。
這樣300發這樣的ASM總重60萬噸，相當於12管砲的重量，消耗的燃
料卻達到30萬噸，接近BB的6倍。而前面說過，太空戰中燃料是最
高的成本。因此武庫艦不可能太多，因為ASM實在用不起。

公式推演：

1.
機動半徑：
S=1/2*a*t^2
理論機動面積：
π*r^2

因此理論命中率為：
N*π*(D/2)^2/π*(1/2*a*t^2)^2

N為己方陣列之砲管數
D為目標軍艦正投影直徑
a為目標軍艦側向機動力
t為延遲時間

注意t比較複雜，他其實是距離/砲口速度*2
例如10光秒-0.99c，那麼t=20
5光秒，0.5c，t=10
不過沒有考慮擴散效果限制

這樣的話，公式可以化簡為：
N*(D/2)^2/(1/2*a*t^2)^2
再簡化
N*(D/2)^2/(1/2*9.8*G*t^2)^2
將機動力a代換成G值

驗算:
12管砲艦，30m直徑，0.1G機動力BB在10光秒上對同級艦命中率：
(12*(30/2)y2)/(1/2*9.8*0.1*20y2)y2=0.07=7%
正確。

同樣的12管砲艦對10光秒外，直徑15m，機動力0.15G重巡的命中率：
(12*(15/2)y2)/(1/2*9.8*0.15*20y2)y2=0.0078 = 0.78%

命中率這就掉到1/10了。

調整距離讓命中率回到標準定義：
(12*(15/2)y2)/(1/2*9.8*0.15*11.5y2)y2=0.0714=7.14%

也就是說，t=11.5，距離=5.75光秒。
這就是12管砲BB對，直徑15m，機動力0.15G重巡的有效射程。

也就是說，機動力增加50%，正面直徑降低一半，就讓對方的射程縮減
至原本的57.5%。

但是注意，軍艦正面直徑不是那麼容易就能降低的，這牽涉到前面
說得引擎直徑的問題。還需要再分析。BB的直徑也可能不只30m，
也許達到50m也說不定。


總之一句話，太空戰鬥，環境十分單純完美，一切皆可計算。
想要提出論點？沒問題，用數字與公式來支持的你論點就可以了。

如果不提出數字，光只說「小艦隊作戰」、「小船速度較快」等，
那是沒有說服力的。


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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) 
◆ From: 202.145.85.99
推 WolfLord:入侵者的射程相對於追擊者的射程是比較有優勢的，因為追
→ WolfLord:因為追擊是向著入侵者的前一個所在迎去，只要人家邊走邊
→ WolfLord:邊拉屎，你去追難免一身屎。反過來你要射人家搞不好還被
→ WolfLord:自己的逆火給噴一臉.....XD（挖哩勒工瞎瞇）
→ SANJYSAN:1.太空中沒有追擊這回事，只有迎擊與逃跑
→ SANJYSAN:這同樣是太空航行導論的問題，要追擊step由5_>7~9
→ SANJYSAN:砲戰雙方交錯過後，會180度改頭繼續射擊,這時船倒退前進
→ SANJYSAN:因為慣性的關係....至於追擊，沒這個燃料
推 WolfLord:那這樣 'BB' 兩個字該改成 'DF' 或 'DS' 了
→ SANJYSAN:名字不重要，總之就是那樣的東西
推 fc01:其實這種戰爭方式好像跟星界寫的差不多?
→ fc01:如果把平面宇宙拿掉,電磁投射砲改粒子砲的話,基本上差不多
→ SANJYSAN:不完全，星界的戰鬥距離短的多.....電磁投射砲的關係
→ SANJYSAN:其實那不是很合理......電磁投射砲基本上是軌道砲，射程
→ SANJYSAN:肯定比光束炮短很多.....應該很好攔截才是