概览
在23世纪,在人类太阳系空间体系的高度发达的背景下,空间航行已经成为了世界各国经济贸易、政治军事,乃至居民生活不可替代的重要组成部分。成熟的空间航行系统,使得人类从未像23世纪一样,可以太阳系间如此便捷高效的航行,并能通过星门与其他外星系建立交流。
空间航行系统保障了地球与各太阳系各行星、太空殖民地的物资和人员联系,并使得人类与外星系--安立柯、南门二星系之间频繁的贸易往来成为可能。这确保了人类社会正常运转和高速发展,也奠定了23世纪的两大经济基础--第一拉动和第二拉动。可以说,谁掌握了空间航行,谁就掌握了世界贸易,进而掌握了整个世界。空间航行的重要性以及空间的天然军事优势,使得各太空大国积极发展空间军事力量。空间军事力量是构成各太空大国战略影响力和威慑力的重要组成部分。也正是通过空间军事力量在内的强大的空间实力,各太空大国得以建立和维护牢不可破的世界霸权。
飞船作为空间航行的承担者,自然在23世纪世界中占据重要的地位。在外星科技的引导下,人类先进的推进技术,使得飞船可以以较低的成本,在短时间内达到极高的速度,从而奠定了空间航行系统的基础。通讯导航、护盾和难以理解的航行调制技术,使得飞船可以直面高速、长间隔的恶劣空间环境的挑战。强大的武器技术,使得军用飞船--星舰,成为了移动的毁灭要塞。
通过星门,走向群星。
空间航行
随着技术的进步,23世纪空间航行相较21世纪发生了很大的变化。23世纪的航行模式确保了飞船的高效航行。
需要注意的是,太空中可以认为是没有阻力的。因此飞船在太空中需要推进来实现加速和减速,但不需要推进便可依靠惯性维持速度。这也是飞船航行的理论基础。
基本航行模式
在23世纪,无论是采用自带动力的有源推进,还是依靠光帆或电磁加速的无源推进,大多数飞船通常能够在较短的时间内达到很快的速度。 同时航行所受天体引力影响也变得较小,飞船可以不沿传统的轨道航行。23世纪飞船多采用短加速直航航行模式。
由于太空航行中每次改变速度或方向都需要能量,因此23世纪的飞船多是采用一次加速出发-惯性巡航-减速到达的模式,沿点对点的近直线轨迹航行,即点对点直航行模式。这种航行模式下,飞船除储备外,一般只需要携带(有源推进)/获取(无源推进)供一次加速与一次减速的能量。
同时,飞船一般会设立一个合适的目标巡航速度。航行中,飞船经过较快的加速过程,达到目标巡航速度并巡航较长一段距离,而接近目的地时在进行减速以停止。这种短程加速-长距离惯性巡航-短程减速的模式,即短加速航行模式,最大限度地缩短了航行时间。同时,这也造成了目标巡航速度较快的飞船,需要航行调制技术来克服巨大的加速度影响。
节点、航线和和航道
基于点对点的短加速直航的航行模式,23世纪形成了联系空间中两位置之间的两点一线式交通网络系统。交通网络中各个重要的位置,包括各重要行星、空间殖民地集群区域、星门和边缘港等,被称为节点。而某个时间联系节点间的交通线,被称为航线。23世纪的这种空间交通体系也被称为节点-航线体系。
空间中的节点基本是天体或人造天体,它们的相对位置始终在发生着变化。因此航线和节点都是动态的概念。某一时刻,以一定速度抵达某一点的航行交通线,被称为航道。航道可以看作是某一时刻的航线。
23世纪有八个最重要的节点:水星和近日区、地月系、火星、迦南小行星区、土星、木星、星门-边缘港区,这些重要节点也是23世纪太阳系内人类活动的主要区域。其间有数十条重要的航线,将各个节点相互联系起来。
水星和近日区:水星和近日区围绕着以色列建设的戴森环-近日空间太阳能接收传输系统。基于这一系统,水星和近日区成为了太阳系太阳能源调度中心,具有一定的人口规模,但是严重依赖外来物资。
地月系、火星、迦南和小行星区:地月系、火星和迦南小行星区是人类活动的中心。这三个节点间有着频繁的交通往来,并向其他节点输送产品。
水星和近日区、地月系、火星、迦南小行星区之间的距离多在数个天文单位以内。涵盖这四个节点的区域被称为近太阳系,之间的航线被称为短程航线。
土星和木星:两个气态巨星是23世纪主要的聚变燃料来源。人类在土星和木星上开采氢气(及氢的同位素),再通过燃料船运输到其他节点。土星和木星区域被称为中太阳系,距离近太阳系节点的距离一般再十几天文单位左右,航线被称为中程航线。
星门-边缘港区:星门-边缘港区是人类进行跨星系的恒星际航运的枢纽。来自太阳系内外的货物在此中转。星门-边缘港区属远太阳系,距近太阳系约50天文单位,航线即为远程航线。
航行速度
在飞船的空间航行方面,衡量速度常用空间节(sk)为单位。一空间节是光速的万分之一,约等于30千米/每秒。对应的,空间里(sm),即一空间节航行一小时的距离,被用于衡量距离。一空间里约等于10万千米,一天文单位约等于1400空间里。
23世纪根据设定的巡航速度,航行常被分为低速(10节以下)、中速(数十节到100节)、高速(100节以上)三种类型。超过200节的飞船有时又被称作超高速航行。随着速度的提升,所需的能源会以平方形式增长。同时,要在较短的航程中达到较高的速度,就需要更有力的航行调制技术对抗加速度。
低速、中速、高速在民用航行中常对应近、中、远程航线。而一些客船会选择更快的航行速度。以地火航行为例,货船和廉价客船往往需要一到两个月,一般客船需要一两周时间,而昂贵的高速客船只需要一两天。 相比之下,军用航行速度则高的多。除最大的军用飞船战列舰外,其他军用飞船的速度多在100节以上。最快的突击舰可达到300节。
跨星系航行
飞船
飞船是各类执行空间航行任务的航天器。得益于先进的飞船技术,23世纪先进的技术使得飞船可以高速航行,武装飞船具有强大的战斗力。
飞船类型
飞船包括军用飞船和民用飞船。
民用飞船包括用于空间交通运输、开发与利用工作等非军事用途的各类飞船。
客运飞船:主要用于搭乘人员及兼运少量货物的飞船。客运飞船通常拥有较大的加压载人空间,以及完善的维生保障设施。除了运输旅客外,客运飞船还被用于开展旅游观光、休闲娱乐等活动。
货运飞船:用于运载资源及货物的飞船,根据目标运载货物及相应设计的不同,可分为散货船、集装箱船、矿船、燃料船等。燃料船和用于地外贸易的大型高速货船具有惊人的大小。
工作飞船:以开展空间工作为目的的船只,包括空间工程船、采矿船、科研船、航务船等。 空间工程船通常具有特殊的设计并配备了相应的设备。
太空游艇:通常用以私人活动的豪华飞船,在23世纪是类似“私人飞机”的奢侈品,是社会地位的象征之一。大部分由大型企业、少数富有人群或特殊工作者(如探险家)所拥有。
武装的军用飞船也被称为星舰,是太空大国太空控制力量和威慑力量的重要组成部分,同时也承担者维护航行安全、打击非法势力等任务。值得一提的是,一定规格的武装艇和护航舰是可以以民用途径拥有的,很多太空企业旗下都拥有武装舰队。
武装艇:各类小型的轻武装飞船。武装艇通常具有高机动性和隐蔽性,但持续战斗力低下。诸如武装商船等武装飞船也被归为“非规范武装艇”。
护航舰:用以保护其他舰船的中小型舰船。护航舰通常具有保护范围较大的护盾系统,可以在截击和中低强度战斗中保护脆弱的舰船,但攻击力一般较弱。
突击舰:中小型、快速、多用途的军用飞船,承担战时打击、破交、控制航线等多种任务。突击舰通常具有良好的反应能力,可以快速响应和处置各种事件,是各太空大国和平时期的活跃的力量。
战列舰:巨大而全副武装的主力军用飞船,拥有恐怖的攻击和防护能力,以战时正面歼灭作战为主要任务。如同“核武器”一般是各太空大国重要的太空威慑力量。
太空母舰:如同可移动港口的中大型军用飞船,携带大量被称为“舰载机/艇”的小型飞船,并具有相应的指挥和整备能力。母舰携带的舰载机/艇可以在近距离空间离交战中建立优势,同时母舰也在对地任务中发挥重要作用。
旗舰太空母舰:
近战火力支援舰:
巡洋舰:
飞船代系与代表性飞船
飞船设计与性能参数
飞船体积、设计载荷、设计速度、设计加速度是飞船的四大核心性能参数。此外,飞船的关键性能还包括推进效率、控制性、可靠性等性。
飞船体积代表了飞船的几何大小。由于大型飞船设计载荷成本效率普遍比小型飞船高,所以23世纪飞船普遍较大。飞船体积常用直观单位米标准长(slm)。米标准长是非线性单位,换算较复杂。23世纪体积最大的飞船,边缘港级货船,可达到3000米标准长,即约3.7亿立方米,相当于三分之一个大型水库。最大的军用飞船战列舰,体积在1000米标准长左右,即约1400万立方米。突击舰的体积在300米标准长,即约37.6万立方米左右,这也是载客数3000人的大型客船的大致体积。
设计载荷是飞船最适情况下的最大载荷质量。设计载荷由飞船结构和性能等多方面因素决定。通常情况下实际载荷低于设计载荷方可并获取最高的经济性和安全性。但现实中,飞船在安全范围内超设计载荷航行的情况也非常普遍。
设计速度是飞船在设计载荷量的一般情况下,所能达到最快的目标巡航速度。在短加速直航模式下,飞船遵循火箭方程,飞船的最快速度与燃料产生的总动量相关。因此,在加速度合适的情况下,飞船的设计速度基本取决于飞船的设计的燃料质量比例(设计燃料/载荷比)和推进效率。
设计加速度则与飞船引擎的最大功率(推力)有关。此外,对于高速飞船而言,航行调制系统的效率也决定着设计加速度的上限。
推进效率可以看做是同等燃料量下能产生的动量的大小。推进效率主要与引推进术有关。对于自带动力的有源推进飞船,推进效率又可用喷射效率,也就是比冲或喷气速度衡量。
控制性是飞船进行调姿、转型等操作的精确性和灵活性,在军用飞船方面又称机动性。合理的辅助推进布局和抗应力结构可以提升控制性。
23世纪的大中型飞船多采用柱条型几何设计,以便于将引擎、燃料仓与载荷隔离开来。提高飞船的安全性和可靠性。
飞船航行技术
飞船航行技术的核心是推进技术。飞船推进技术包括有源推进和无源推进技术。
有源推进即飞船自带动力的推进方式。23世纪的主流有源推进都是利用核聚变作为基本能源来源,但技术细节有所不同,因此具有不同的性能。需要注意的是半可控和控制爆炸也需要可控核聚变提供的电力实现控制。此外,23世纪还有少量飞船仍在使用过时的裂变能源进行推进,但在此不做赘述。
间接喷射推进:利用聚变反应堆产生的电力和热量,通过电磁效应等方式加速喷出外部工质(推进剂)进行推进。23世纪间接喷射推进已较少作为飞船主动力,但是简单、高精度的复合电磁推进器,仍然广泛用于转向、调姿等辅助推进任务。
直接喷射推进:进行可控或半可控聚变,并将携带能量的气态或等离子态聚变产物喷出进行推进。直接喷射推进具有理想的效率和推力,性价比高,结合阵列推进器,是23世纪短加速直航飞船主流的推进方式。
脉冲爆炸推进:通过持续的控制性聚变爆炸产生的巨大推力进行推进。脉冲爆炸引擎不易小型化且技术难度大,但推进功率极高且高度可调,推进器结构也更加简单,是23世纪的高级推进方式。大型高速飞船多采用这种推进方式。
反物质催化复合爆炸推进:在脉冲爆炸推进的基础上,引入反物质湮灭以制造功率更大的爆炸并降低燃料比例。反物质催化复合爆炸推进在23世纪仍处于发展中,少数军用和高速货运飞船采用了这种推进方式。
无源推进不需要飞船携带动力设备 ,因此是一种高效经济的推进方式。 无源推进高度依赖基础设施。23世纪高度发达的无源推进很大程度上得益于基础设施的完善。
光帆系统:利用光帆推进系统利用光压原理产生动力,实现无源推进。通过近日空间太阳能接收传输系统,将光束聚焦并投射到指定位置,即可推进配备先进材料制造的光亚压板的飞船。由于种种限制,光帆系统主要用于近太阳系航运。
电磁加速系统:无源推进中的电磁加速系统利用电磁轨道加速推进和减速接收飞船,实现无源推进。各国在太阳系各处建立了很多电磁加速系统,彼此之间联系成一个电磁运输网络。受制于加速距离,利用电磁加速系统的飞船速度不高,但是结合无人飞船是一种理想的廉价物流方式。
航行调制技术在高速航行方面也是航行技术的关键组成。航行调制技术被用于克服包括加速度在内的种种高速航行带来的不利影响。航行调制技术使得高速下的短加速直航成为可能,因此也被称为短加速(保障)系统。航行调制技术是23世纪极度先进的科技之一。
空间维持系统:空间维持系统使得一定范围内的物理量违反规律地与外界发生分离,而该范围仍可作为一个整体进行运动,从而使得飞船内部不受加速度影响,原理不明。
希格斯场调制系统:原理不明。
飞船防护技术
飞船防护技术包括软被动防御(护盾)、硬被动防御(装甲和结构)、主动防御系统三个部分。
护盾:护盾即粒子护盾,实际上是“颗粒护盾”,是利用磁场约束纳米聚合物颗粒云,从而实现防御的装置。粒子护盾与微观粒子无关,其名称属早期误读延续。 粒子护盾可以通过颗粒云流运动,偏转撞击物体或投射体,利用散射衰减束能武器射线,从而以较小的载荷质量实现对多种损伤模式的高效防御。此外通过粒子护盾,还可以实现对其他飞船的推动和撞击等行为。但粒子护盾高度依赖先进的精密磁场操控技术,有很高的成本和技术需求。粒子护盾是军用飞船和中高速飞船重要的配备,高速飞船必须通过护盾抵挡相对速度极快的微小天体或碎片的撞击,以确保航行安全而对于速度较慢且航行环境较为安全的飞船而言,配备粒子护盾较为不经济。
装甲和防护结构:装甲和防护结构以物理结构方式抵挡攻击。23世纪的民用飞船装甲和防护结构以抵抗撞击和屏蔽自然辐射为主。军用装甲和防护结构则构成了一个强大的防护体系。多种先进材料制造的多重装甲分别被用于实现抵抗冲击、吸收热量、屏蔽射线等不同毁伤模式的防御。反辐射消耗层、细胞结构和骨架结构等防护结构则强化了防御效能。很多军用飞船的蓄热液还兼做液态防护结构,具有吸收冲击波和热量、临时修复等多种功能。
主动防御系统:'主动防御系统通过识别侦测,摧毁或偏移来袭撞击物体、动能武器和运载武器的方式实现防御。主动防御系统主要利用激光武器和直接等离子武器,很多时候主动防御系统也和武器系统进行一体化设计。军用飞船强大的主动防御系统足可以使得小规模动能武器和运载武器完全无法接近。
飞船武器技术
飞船武器主要分为束能武器和动能/运载武器。飞船装备的武器通常杀伤力巨大,例如战列舰的主武器系统每分钟可以输出相当于数枚大型氢弹的能量。很多飞船武器都可以进行对地攻击,飞船还可以携带一系列专门的对地武器,但在此不做赘述。
束能武器又称能量武器或定向能武器,利用粒子束和等离子热能和电磁效应等方式经行毁伤。
激光武器:激光武器通过发射激光束造成毁伤。23世纪的激光武器主要包括高频率的电离激光和低频率的热激光两个方向。电离激光具有强大的穿透性和极高的能量密度,通常以脉冲形式作为正规军用飞船主要的反舰武器。高强度的电离激光依赖等离子透镜等先进技术,成本高昂。热激光通常以照射武器形式设置,是高效而通用的武器,同时也较易防御。
带电粒子束武器:带电粒子束通过发射质子、电子或原子核等高速运动的带电粒子造成毁伤。由于带电粒子自身的性质,带电粒子束武器射程和穿透力都较差,但是能有效干扰飞船护盾和电子设备运作。
中性粒子束武器:中性粒子束武器主要是中子武器。中子武器可以对生物造成致命伤害。此外高密度动能原子束武器也有一定发展。
直接等离子武器:直接等离子武器通过直接发射等离子态物质流,控制并利用其回归正常态物质,释放大量能量进行毁伤。直接等离子武器一般与粒子护盾结合,主要用破坏抵近的投射体或其他飞船。
动能武器和运载武器又被合成为传统武器。
动能发射器:动能发射器利用电磁加速等方式发射动能投射体以造成毁伤。由于飞船的动能发射距离有限,船载动能发射器发射的投射体一般很难达到较快的速度,因而难以对护盾和机动良好的飞船构成威胁。但是在空间环境中投射体会一直维持速度,因此动能发射器对于固定目标而言是一种非常理想的武器。此外动能发射器也可以通过发射大量干扰投射体以干扰敌方飞船活动或躲避敌方攻击。
运载体武器:运载体武器又称导弹,是一类是携带弹头、自推进、有制导能力的运载器。由于空间环境无法产生冲击波,所以爆炸性弹头的运载体武器一般必须直接命中才能造成伤害。爆炸性弹头的运载体武器携带等离子、聚变弹乃至反物质弹头,少数命中即可摧毁目标。此外也有一些运载体武器携带特殊弹头。自推进动能弹是专门携带动能弹头的运载体武器,俗称鱼雷。自推进动能弹通常携带大量子弹头,可以加速到极高的速度,可以像动能发射器的投射体一样有效破坏固定目标,也可以直接破坏星舰,或制造一个“弹幕封锁区”限制敌方飞船行动。
其他系统
探测系统:飞船探测系统是飞船用于探测其他飞船或空间物体信息的系统。民用飞船的探测系统主要进行交通协调、碰撞规避等任务。军用探测系统则承担发现和识别目标,锁定目标并引导武器攻击目标的任务。探测系统根据探测模式可分为主动探测系统和被动探测系统。主动探测系统主要用于民用途径和军事火控。被动探测是军事侦察识别的主要模式。根据探测载体可分为电磁波(光学和无线电)探测、中微子探测、引力探测等。其中电磁波探测是运用的最广的探测载体,而中微子探测主要用于军事上远距离探测敌方舰队活动,类似21世纪的早期预警雷达。
导航系统:
通讯系统:
热管理系统:热管理系统是将飞船的温度和热容量控制在合理范围内的系统。由于飞船引擎(特别是喷射推进引擎)工作、承受攻击等都会产生大量热量,而空间环境中又缺少热交换载体,因此飞船的热管理系统至关重要。23世纪的飞船热管理系统除了常规的热交换系统外,还包括容热系统和辐热系统。容热系统主要通过特殊的高比热容材料实现热量的临时储存,而辐热系统则将热量以合适的形式高效散发到空间环境中。
重力模拟系统:
港口
空间港
地面空天港
空间航行活动
民用空间活动
空间商业贸易
空间工程
空间工业
空间军事力量和太空战
制线、制点、破交与护航
天匪和反天匪
主力战斗和要塞战
制天权、对地攻击和登陆作战
空间航行历史
前空间航行时代
启蒙时代
第一次航行革命
第二次航行革命