飞弹(Missile)
作者:浪翎翱      更新:2017-12-19 12:26      字数:8126

飞弹(Missile)

大家所熟知的飞弹也会是太空战斗中使用的的主要武器之一。但有几点要注意,与一般印象稍微不同的是太空战斗中用的飞弹会非常大。目前只有一种飞弹可大约类比,那就是洲际飞弹。原因非常简单,小型飞弹不可能追的上也不可能打的中目标。现今的飞弹之所以可以做的很小,小到甚至可以由单兵携带完全是因为使用化学推进剂。在目前所有推进系统中,最简单也最小的推进系统便是使用固态燃料的火箭引擎。大家应该都曾放过冲天炮,没错,那就是最小最简单的火箭。其它如液态燃料火箭与喷射引擎之类的体积就会比较大了。

需要注意的是,在太空船还在用化学火箭当作主要动力的时候,太空战斗是打不起来的。这就像还在使用蒸气机的年代不会直升机空降突击作战,还在使用螺悬桨飞机的时候不会有洲际飞弹一样。当人类进行大规模行星间飞行的时候必定至少是使用核能引擎,可能是核分裂,更可能是核融合动力。这才能够让太空船以经济上能够接受的速度与价格在行星间航行。而想追上核动力太空船就必须要使用核融合动力的飞弹才行。使用化学火箭的飞弹其速度在光束近迫防御系统眼中不会比爬行中的乌龟快多少。

核引擎是可以在技术成熟后缩小,但基于其特性,能够缩小的程度会有限制。比如核电机组也没法缩小到能够装进汽车的引擎箱里面。能够装到飞弹上的最小引擎有多大?这可以依照飞弹的飞行性能来分析。因为是在侦察到敌人位置(至少是大略的位置)后才发射,飞弹需要的是在几十分钟内的短时间内加到最高速的能力,不能像太空船一样可以悠闲的花上几十个小时甚至数天的时间来加速。因此体积小,高效率但低推力的核能离子推进系统就被否决了,必须使用具有大推力能在短时间内加速的热推进系统,这就表示几十吨甚至上百吨的推进系统是跑不掉的。再者,核融合燃料多半是轻元素(核分裂则使用重元素),因此燃料箱会有庞大的体积。

而为了要增加速度追上太空船,甚至要能够达到军舰的十倍以上的速度以尽快穿越其近迫火力圈,飞弹的燃料必须带的够多,同时弹头重量必须尽量缩小。又因为大型军舰非常不容易击毁,而太空中的军舰会比地球上的同级舰更不容易被击毁(原因在以后的章节会有进一步说明),因此弹头威力必须够大,数百吨到上千吨*当量威力的弹头是跑不掉的。但为了速度需求又不能真的装上数百吨重的zha药弹头,于是只剩下一种可能性:低威力的战术核子弹头。

根据前述推论,我们可以大致描述一下太空战斗中飞弹的形式,基本上本体形状与大小和现在使用的火箭非常像(目前的ICBM重量多在数十吨到上百吨左右),但将会采用最先进的小型融合引擎,使飞弹弹头的终端速度能够达到秒速数千公里甚至数万公里以上。这使其得以在数十秒内突破目标的近迫火力网以增加生存性。其携带的弹头应该具有千吨级核武的威力,而为了在强大的光束武器近迫防御网中残存下来以击中目标,可能会采取多弹头的方式。

例如一枚飞弹携带十个弹头,在目标的近迫火力圈外释放,弹头群分布面积则以目标为中心含盖一个区域以增加目标闪躲时的命中率。现在假设核融合火箭引擎可以缩小到每颗50吨的水平,则一枚100吨重携带十个500kg重的末端归向核弹头的飞弹速度大约会在秒速8600公里左右。如果能把引擎缩小到20吨,则整枚飞弹的大小便可以减半,可以用50吨重的飞弹携带同样数量的弹头达到一万公里的秒速。换句话说,引擎技术是飞弹运用的关键。

至于飞弹的优点则和轨道炮相同,射程几乎是无限大的,威力也不随射程降低。只不过飞弹具有导引能力,所以有效射程会远比磁道炮大许多。只要得到目标座标矢量的话,飞弹甚至可以射击数十光秒到数光分距离远的敌人,当然这得花上数小时的飞行时间。攻击远方敌人时飞弹会在发射后把燃料烧到剩一点点以加到最高速,之后关闭引擎采取惯性航行,直到接近目标后再开启引擎做最后的修正,进入敌人近迫火网前切离推进段,释放大量体积与热讯号较小的弹头以增加生存性,而推进段的最后用途便是作为混淆敌人拦截解算的诱饵。

磁道炮受限于轨道长度因而加速过大而无法装备导引与航向修正系统,速度也很难超过秒速一千公里。飞弹的加速度虽然比磁道炮低很多,但由于可以长时间的加速,故能达到非常高的终端速度。又因为装备了归向系统,在远距离时的精确度会远高于磁道炮与光束武器等直接射击的无导引武器。加上可以装备核子弹头,威力会远高于其它的武器,这方面上大概只有反物质粒子炮可以与其相比。

飞弹的最大缺点就是其价格。太空中的环境十分单纯,寻标与导航系统的技术难度并不大,因而这方面的成本不会多高。问题是每枚飞弹都需要一个引擎,还得是体积与重量最小、技术层次最高的引擎,核融合引擎并不像冲天炮一样可以在地下工厂随便做出来的。这种引擎会非常贵,且还是一次性使用就消耗掉了。加上飞弹的体积大,速度比光束武器慢许多,因此是可以预警也可以被干扰乃至于拦截的。军舰上也会有一堆雷射点防御炮塔,因此会有大部分的飞弹击中目标前就被拦住,唯一的方法是发射大量飞弹进行饱和攻击,期望其中能有一两枚能够击中目标。实际上也只要一枚命中弹头便可以击毁敌舰。但如此大量使用又会导致极高的成本,这就是飞弹系统要面对的最主要的问题。而使用多弹头可以缓解飞弹成本的问题,比如十枚弹头的飞弹比起单弹头飞弹而言,可视为引擎减少为十分之一,但此种减少效果有其极限。

有一点要特别提出的就是核弹头(或反物质弹头)等大威力弹头的破坏半径,这是常受人误解的地方。太空中和大气中是两个截然不同的环境,一般大气中的概念并不一定适用于真空环境。大威力核弹在大气中的破坏主要来自于冲击波损害,所谓的火球以及之后的冲击波破坏乃是因为核爆放出的能量(主要是光子)对周围的大气分子施以能量,将其瞬间加热,爆心产生的气体游离电浆团便是火球,被高速膨胀推出的气流锋面便是冲击波。

换句话说,大气是作为传递核爆爆震破坏(震波)的主要媒介。但太空中是真空的,没有可以传递破坏的媒介,因此不会有震波。此外,大气内核爆会由于发生「康普敦效应」而产生强大的电磁脉冲波(EMP),但康普敦效应的前提是要有大气分子参与,故于真空中引爆的核弹不会产生多少电磁脉冲波。因此太空中的核爆的威力只能以光子流等高能幅射线的方式辐射出去,因此实体与电磁破坏半径会远比大气中核爆小许多。

另外,核爆产生的中子流、辐射线等对人杀伤半径则会比大气中大,但辐射线却比较容易用厚厚的船壳挡住。又由于太空船的速度非常快,至少是秒速数十公里以上,惯性会非常大,太空又没有阻力可以煞车,所以太空船之间都会有数十到数百公里,甚至可能数千公里以上的避碰安全距离。而即使间隔上千公里,船舰彼此也还会在彼此的近迫武器射程内,因而仍然可以互相掩护支持。

因此太空战斗中运用的核子飞弹必须以直击来摧毁敌舰。即使是最强力的爆破弹头也只能一次摧毁一艘军舰,不会有一次爆炸卷入摧毁数艘船的情况发生。除非是超新星等级的恒星爆发威力那才有可能。不过那已经是终极武器了。

最后,基于加速的需求,太空中使用的飞弹会有射程下限。使用国中物理公式V^2=v^2+2*a*s可以算出物体移动距离与加速度之间的关系。在给定加速度与终端速度的情况下代入此公式可以求出物体达到最高速度所需的飞行距离。假设某飞弹具有100G的加速度,10000km/sec的终端速度,另外初始速度忽略,则所需的加速距离约为170光秒。若加速度提升到10倍的1000G,则所需的加速距离降为17光秒。低于这个距离飞弹就达不到最高速度。因此太晚发射的飞弹会因为无法加到最高速度,导致非常容易遭到对方的光束近迫系统的拦截。

附带一提,上述17与170光秒的距离可以视为飞弹需要的虚拟加速轨道。这其实就是飞弹与电磁道道炮的最大差别。因为飞弹的虚拟加速轨远比电磁道道炮长的多,在长时间加速下的最终速度当然就会远高于电磁道道炮的炮弹了。

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