О бедном космическом истребителе замолвлю я слово.

Собрание клуба анонимных любителей фантастики

- Здравствуйте, я Иван.

- Привет Иван.

- Мне нравятся космические истребители.

- Нам тоже. Но ты ведь понимаешь что они не рациональны?

Ирония в том что на самом деле космические истребители вполне рациональны если только автор не вводит против них особые антиистребительные фантастические допущения. А ведь космический истребитель - очень полезная в литературном смысле штука ибо жизнь пилота банально интересней жизни канонира и даже капитана корабля в "боевой стене".

Что за истребитель собственно?

Первым делом нужно уточнить что имеется в виду под «космическим истребителем» концепцию которого защищаем. Здесь и далее под этим термином понимается боевой космический корабль, удовлетворяющий следующим обязательным условиям:

1.  Экипаж от 0 до 4 разумных существ. В случае отсутствия пилота на самом истребителе где-то болтается корабль управления с оператором дрона. Данное требование необходимо для выполнения «литературных» функций истребителя – дать герою возможность себя проявить. 
2.  Один из самых дешевых боевых кораблей. Опять же для возможности выдать его молодому и горячему третьему лейтенанту или вообще мимокрокодившему ОЯШу. 
3.  Один из самых маленьких и легких боевых кораблей. Но размеры относительные, а не абсолютные – в реальности атмосферные истребители за сто лет выросли с одной тонны и пяти метров до двадцати-тридцати тонн и двадцати с лишним метров. Этот пункт тесно связан с предыдущим поскольку интуитивно кажется что раз корабль самый дешевый то он и самый мелкий. И обычно правильно кажется.

А вот наличие авианосца возможно, но не обязательно – Люк Скайволкер больше с планет взлетал.

Где истреблять?

В мрачном будущем, где наши современные познания в области физики в целом актуальны – ни каких там силовых щитов, фазеров, инерциальных двигателей, карманных измерений для сброса тепла. Просто потому, что в более продвинутых сеттингах все будет упираться в наделанные автором фантастические допущения.

Что может пойти не так?

Или «доводы обвинения». Не все – откровенный идиотизм вроде «как вы посадите ваш истребитель на космической скорости?» рассматривать нет ни желания, ни терпения. Что, на мой взгляд, заслуживает внимания: 

1.  В космосе вакуум и с точки зрения ускорения и максимальной скорости разницы между большим и малым кораблями нет. 
2.  Из-за формулы Циолковского эффективней на ту же массу ракет взять – им назад не лететь. 
3.  В космосе нет горизонта, за которым прятались от линкоров авианосцы. 
4.  В маленький истребитель не влезут серьезные пушки. 
5.  Даже если он будет – он будет дроном.

Первый пункт относится к общим вопросам космического кораблестроения, а вот все прочие — к собственно тактике космического боя. Пункты 2-4 тесно взаимосвязаны: формула Циолковского и горизонт упираются в вопрос нужно ли вообще улетать далеко от носителя, вопрос о забрасываемом весе истребителя и ракеты и весе залпа истребителя зависит от того против чего и чем воевать. Так что пункты 2-4 рассматриваются оптом.

Страсти по ускорению

Правило квадрата-куба говорит нам о том, что с ростом линейных размеров тела площадь его поверхности, либо поперечного сечения, растет пропорционально квадрату длинны (ширины, высоты) тела, а вот объем пропорционален уже кубу. При условии постоянства плотности кубу пропорциональна и масса объекта. А вот тяга двигателей пропорциональна квадрату или площади. И дело даже не в том, что на увеличение плотности реактивной струи нужно тратить энергию жертвуя при этом удельным импульсом, а ионикам нужна энергоустановка, чья мощность пропорциональна площади радиаторов. Площадь поперечного сечения, на которое придется тяга хоть ЖРД, хоть ЯРД, хоть ионников из Звездных Войн, хоть импульсных двигателей из Стартрека, хоть импеллеров из Хоноверса – площадь. И на нее может проходиться не больше ньютонов чем выдержит несущая конструкция. Утолщение несущей конструкции приведет к пропорциональному увеличению массы с падением ускорения. Материал с большей удельной прочностью можно применить и в малом корабле.

Хитрый план – уменьшать плотность.

Казалось бы, ну не делай плотность постоянной, а уменьшай вместе с удлинением – ускорение не уменьшится. Не выйдет, ибо мы не можем взять и разуплотнить материал несущей конструкции с сохранением его механических свойств. В результате уменьшение плотности сведется к тому, что наш корабль станет листом постоянной толщины у которого мы увеличиваем только длину и ширину. Возможно, листом свернутым в трубочку – суть та же. Площадь поперечного сечения, на которое будет приходиться тяга двигателей станет пропорциональна уже просто длине – мы ведь не наращиваем толщину листа. И вскоре мы понимаем, что нужно либо сбрасывать тягу, либо корабль сломается.

Хитрый план – крупный корабль имеет более эффективный и не масштабируемый вниз двигатель.

Во-первых, такой двигатель для начала должен быть в сеттинге, то есть это уже случай антиистребительного допущения. Во-вторых, размер вымышленной боевой техники – понятие относительное. На Земле истребители уже незаметно выросли до размеров летающих крепостей ВМВ. В Warhammer 40000 за истребитель считается стометровый катер с техножрецом и сервиторами в экипаже.

Хитрый план – не удлинять.

Но можно утолщать корабль, не удлиняя его – это позволит сохранить соотношение массы к поперечному сечению и наконец-то сравняться с мелочью по ускорению. Правда попутно огребем массу технических проблем вроде необходимости синхронизации работы батареи двигателей и риска развала конструкции в случае их рассинхронизации.

Вот только если бы мы не желали странного а увеличивали корабль пропорционально — закон квадрата-куба позволил бы нам увеличить толщину пассивной защиты корабля с сохранением ее доли в массе корабля. По все той же причине — защищаемая площадь растет медленнее массы.  Нужна ли в космосе броня будет рассмотрено ниже.

Вердикт: крупный корабль может иметь то же ускорение что и «истребитель», но только если крупного специально оптимизировали под обеспечение этого ускорения превратив его в летающий блин и пожертвовав возможностью нарастить броню.

Формула Циолковского, отсутствие горизонта и вопрос пушек

Эти пункты слишком взаимосвязаны так что все скопом. Но в начале кратко изложу их суть:

Формула Циолковского говорит нам что многоразовый истребитель из-за необходимости тащить топливо на возврат будет забрасывать значительно меньшую массу чем одноразовая ракета. Либо будет лететь в 3-4 раза медленней при той же нагрузке.

Отсутствие горизонта вроде как лишает авианосец преимущества в дальности действия перед линкором.

Пушки. Эффективность лазеров и рельсотронов прямо пропорциональна их размерам. Да и ракет тоже.

Так вот, если с ускорениями имело место быть заблуждение, то все вышесказанное в целом верно. Разве что с формулой Циолковского есть нюансы: операции в гравитационных колодцах, подбор носителем и тп. Но дело в том что все три возражения не учитывают особенности космического боя в «твердой» НФ. У цели вместо «силовых щитов» которые нужно пробивать банальным брутфорсом будет (у адекватного флота) многослойная защита: 

1.  РЭП и ОЭП (радиоэлектронное и оптико-электронное противодействие), создающие ложные цели с газопылевыми и дипольными завесами. 
2.  ПРО, сбивающая слишком крупные и опасные ракеты и снаряды. 
3.  Наконец собственно броня. Основная задача которой не дать прорвать предыдущие слои за счет большого количества низкоэнергетических выстрелов либо «урона по объему». 
4.  Конструкционная живучесть – способность пережить пробитие брони сохранив боеспособность.

Все это, кстати, отправляет на свалку альтернативной истории тактику «ядерка делает бум»: надувная ложная цель стоит буквально в тысячу раз меньше бомбы или гаммалазера которые эта ложная цель на себя примет. А пытаясь предварительно выжечь ложняк лазерным дредноутом мы неизбежно палим этот самый лазерный дредноут. Желательно иметь для расчистки ложных целей корабль, которого не жалко при этом особой мощности от него и не требуется. А для нейтрализации таких кораблей – аналогичные им, чтобы опять не палить более крупные. Очевидно, космический истребитель т.е. маленький дешевый корабль с минимальным экипажем вполне подходит на роль «корабля прорыва РЭП и ОЭП».

Истребителю просто не нужно конкурировать в скорости и полезной нагрузке с ракетами и торпедами – он может либо лететь в одном ордере с прикрываемыми кораблями, либо без особой спешки выйти вперед. Горизонт в виде завесы создается искусственно. Особо мощного вооружения для лопанья воздушных шариков не требуется.

Возникает лишь вопрос зачем такому истребителю экипаж.

Дрон лучше?

Космический истребитель нужен чтобы не подставлять прячущиеся среди ложных целей крупные корабли. А имитировать корабль управления с активными средствами связи сложно, хотя и можно. Кроме того, дипольные отражатели блокируют не только радары, но и связь. Вариант с автономным ИИ я лично склонен рассматривать как пилотируемый – просто пилот не на белковой основе.

Но самое главное, с литературной точки зрения космический истребитель нужен чтобы герой личное мастерство показывал, а показывает он его в кокпите или за консолью дистанционного управления – дело десятое. И драматизм никуда не денется – пункт управления вполне могут атаковать. Из-за чего совсем не факт, что работа оператора будет безопасней работы классического пилота. Так что сажать пилота в сам истребитель или за дистанционку – вопрос вкуса. Но дистанционка моднее.

Часто встречается "аргумент ускорения" которое у дрона может быть намного больше чем у пилотируемого истребителя. Вот только ускорение - это сила тяги деленная на массу. А значит ограничена еще и прочностью конструкции, которая совсем не бесконечная. Кроме того, ускорение будет ограничено долей массы которую мы готовы отдать под двигатель с запасами топлива.

Рассмотрим в начале пилотируемый истребитель с комфортным ускорением 1 g. Допустим для простоты что по мере выработки топлива двигатель сбрасывает тягу и ускорение остается постоянным. За 300 секунд (5 минут) он разгонится до 3 км/с - даже на химическом топливе под то самое топливо будет уходить от двух третей до половины стартовой массы. Теперь мы возжелали увеличить располагаемое ускорение до 10 g. Обнаружили что теперь мы потратим все топливо всего за 30 секунд - тренированный пилот еще продержится. А еще нужно усиливать всю конструкцию увеличивая ее массу пропорционально ускорению. И если при ускорении не более 1 g на конструкцию уходило к примеру 5 %, то теперь уже 50 % и нам не куда пихать даже топливо не говоря уж о броне, оружии, комплексах РЭБ и прочем. Да во время Холодной войны существовали ракеты "Спринт" способные выдать ускорение в сотни g... на несколько секунд и на твердотопливном двигателе. И управляемые снаряды выдерживают тысячи g. В стволе орудия которое это ускорение им и создает. 

Но ведь это не те истребители что у Лукаса и Зорича!

Главное отличие даже не в отсутствии догфайтов с «уберите его от меня!», а в том что истребители заняты расчисткой кубатуры боя от ложных целей — занятием важным, но не таким героическим как взрыв линкора торпедами. Однако наши «антиловушечные» истребители вполне могут быть эффективны против крупных кораблей. Все дело в дистанции боя.

В космосе, где нет ограничений на нагрузку на крыло, плавучесть и давление на грунт, крупные боевые корабли могут иметь очень толстую броню — вопрос лишь в их выводе на орбиту, который в любом сеттинге с космическими боями решен по умолчанию. Вот только, как и на Земле, защиту выгодней концентрировать на одном направлении. Допустим наш корабль вписывается в цилиндр диаметром 20 метров и длинной 100 метров. Площадь лба при этом составит 314 квадратных метров, а вот боковой поверхности  - 6280 квадратных метров. Пожертвовав всего одним сантиметром брони на бортах мы сможем увеличить толщину брони на лбу на двадцать сантиметров. При этом в дуэльной ситуации решать будет именно толщина лба — всегда можно повернуться им на противника.

Во время эскадренного сражения условные линкоры либо прячутся среди ложных целей не маневрируя и не стреляя чтобы не выдать себя, либо ведут бой с себе подобными. Истребители тем временем могут сближаться с противником не подвергаясь огневому воздействию и заходя с уязвимых флангов. И на мой субъективный взгляд это лучше чем то что мы видим в типичной космоопере где присутствуют и «линкоры» и «истребители» но одно из двух показано машиной неостановимой имбы, а другое — мальчиками для битья.

Выводы

Если не вводить особых, антиистребительных, фантастических допущений, космический истребитель логичен и выгоден. Откуда тогда предубеждение против него? Рискну предположить что это отголоски национальной американской специальной олимпиады Star Trek vs Star Wars. В первой, как известно, нет ни каких истребителей, изначально от трудности их реализации в бюджетах и технологиях того времени, а после было прикручено и то самое антиистребительное допущение — плохо масштабируемый вниз варп-двигатель. Но интернет-спор бессмысленный и беспощадный вынуждал трекки доказывать джедаям что истребители в принципе не кошерны. От туда, повторюсь, предположительно, аргументы перекочевали в англоязычное сообщество «Атомные ракеты», а уже от них — в рунет в виде вольных переводов статей АР, как правило выкладываемых без указания первоисточника.