Бои космических кораблей. Какой приличный Sci-Fi фильм от такого откажется! При этом фильмы редко похожи на правду — но как бы выглядело космическое сражение в реальности?
Вы наверняка видели «Звездные войны», «Звездный путь» или другие фильмы, где одни космические корабли стреляют в другие. На деле это совсем не космический бой: вам подсовывают смесь воздушных, морских и подводных сражений в разных пропорциях.
В реальности все бы выглядело совсем по-другому — реализм в космосе это очень скучно. Если бы режиссеры строго придерживались законов физики, то ни о какой зрелищности бы и речи не шло.
Джей Джей Абрамс на съемках Star Trek. Он не думает о правдоподобности космических сражений
В космосе нет звука. Так как в межзвездном пространстве (в основном) вакуум, звуку не через что путешествовать, чтобы добраться от точки взрыва к наблюдателю. Убираем звук.
Форма боевых кораблей. Как правило, она списана с реальных истребителей или подводных лодок: вытянутый обтекаемый корпус с двигателями сзади. Но в отличие от воздуха или воды, в космосе нет останавливающей силы трения. Кораблям не нужны крылья и стабилизаторы. В вакууме и Bugatti Veyron, и бесформенный камень — всё будет лететь с одинаковой скоростью.
X-wing из «Звездных Войн» с аэродинамической формой, крыльями, направленными назад двигателями и прочими ненужными вещами
Работа двигателей. В фильмах мы видим их постоянно активными, даже когда корабль летит в одном и том же направлении! Это значит, что и ускорение направлено все время в одну сторону — и это тоже неправильная калька с воздушного боя.
Если в воздухе или воде отключить двигатель, то тебя остановит сила трения. В космосе такой фокус не прокатит; как двигался куда-то, так и будешь двигаться. Это может стать проблемой: чтобы повернуть корабль в космосе, недостаточно просто развернуть двигатель в новом направлении. Сначала нужно сделать работу, которую на земле за тебя выполняет трение — погасить текущую скорость.
По элегантности управление космическим кораблем напоминает на автомобильную гонку на льду (только в космосе всё еще хуже). Скучно, медленно и монотонно. Даже если вы Джереми Кларксон.
В реальном космическом бою не будет круто выглядящих кораблей, не будет звуков взрывов и крутых спецэффектов. Идеальная форма корабля — шар, у которого по всей поверхности расположены сопла двигателей и отверстия пушек. Так он в любой момент сможет ускориться или выстрелить в нужном направлении. И без всяких «Капитан, разворачиваем орудия! Готовсь! Пли!».
Высший пилотаж в космосе
Пусть в космосе и не будет зрелищных фигур высшего пилотажа, один крутой маневр все же останется.
«Бочка» — фигура пилотажа, при которой корабль поворачивается на 360° вокруг оси, параллельной направлению движения. Чтобы понять, что при этом видит пилот, вбейте в Google запрос «do a barrel roll».
«Бочка»
Прелесть космоса в том, что там «бочку» можно выполнить без использования реактивной тяги. Не нужно тратить на это драгоценное горючее, выбрасывая его в бескрайний космос — можно «взять вращение с собой» и использовать тогда, когда это будет нужно.
В физике есть закон сохранения момента импульса: в закрытой системе количество движения вращения всегда сохраняется.
В случае с кораблем это может быть использовано так: раскручиваем гироскоп (диск на оси) и берем его с собой до старта; чем тяжелее диск и чем быстрее он крутится, тем больше движения вращения мы берем с собой. В процессе полета мы можем развернуть ось гироскопа на 180° — с точки зрения системы вращение диска будет направленно не в ту сторону, а так как момент импульса должен всегда сохраняться, то весь корабль начнет вращение вокруг оси гироскопа.
Вы можете сами ощутить эффект сохранения момента импульса, если сядете на вращающийся стул и возьмете в руки крутящееся велосипедное колесо.
Реальное применение
Подобная система не является научной выдумкой. Гироскопы используются на МКС, но вместо того, чтобы провоцировать вращение, они его предотвращают — как только станция начинает вращаться в том или ином направлении, гироскопы чуть наклоняют свою ось, компенсируя эффект.
Гироскопы на борту МКС для контроля вращения станции
Закон сохранения момента импульса позволяет манипулировать вращением корабля без затрат ракетного топлива. А вот для чего нужно это делать — чтобы сохранять стабильность корабля, или уворачиваться от вражеских лазеров — будет зависеть от ситуации.