Пять защит, гонка брони и снаряда и ядерное оружие в космосе

Все слышали о "гонке брони и снаряда". Вот только в реальности это обычно не гонка (одномерный процесс). За время ведения войн Человечество придумало минимум пять принципиальных подходов к защите в бою (о чем, увы, забывает ряд авторов и комментаторов). Ради лулзов решил назвать защиты по-фехтовальному:

1. Прима - конструкционная живучесть. Способность продолжать бой после того как все прочие защиты не сработали. Для отдельного человека представима с трудом (хотя НФ и фэнтези дают массу возможностей), но люди и воюют обычно отрядами и тут вполне играет роль число бойцов в подразделении и его построение. Должна быть адекватна ожидаемой угрозе - от чего-то делающего аккуратные дыры подойдет просто неплотная компоновка с резервированием ключевых систем, а вот от любителей кидаться ядерками - только рой дешевых юнитов в рассыпном строю.

Основное свойство - хитовый характер. Можно описать неким числом которое будет уменьшаться при попаданиях принятых примой. Недостаток защиты в том что ее срабатывание означает как минимум экономические потери - придется в лучшем случае чиниться, а скорее еще и выбывший персонал заменять.

По-началу я думал разделить конструкционную живучесть и простую численность, но решил что это излишнее переусложнение.

2. Секунда - броня. И магические/космооперные силовые щиты чтобы не множить сущностей. Полевые и долговременные укрепления сюда же за тем же. Основная особенность - пороговый характер. Если снаряд броню не  пробил, то не пробил. Точнее в ряде случаев (космос со щитами Уиппла или композитная броня с керамическим слоем) может быть и хитовая система, но хитов достаточно много чтобы идея заковырять насмерть не была сомнительной. А если нет то такую броню нужно считать разновидностью примы.

3. Терция - маневр. Это и умение уклоняться от снарядов, и удержание дистанции, и способность перемещаться между естественными и искусственными укрытиями. Почему все в одном? Потому что от юнита во всех случаях требуется уметь быстро (для своей среды и используемой технологии) двигаться. Очевидно требует пространства для этого самого маневра. Кроме того, эффективность растет вместе с расстоянием и промежутком времени между огневым решением и прилетом снаряда.

4. Кварта - маскировка. В широком смысле включая радиоэлектронное и оптикоэлектронное противодействие. Почти беспроигрышный вариант если знаешь хоть примерно как именно смотрит противник. Другая, терпимая, проблема этой защиты - применение оружия может демаскировать (но не обязательно).

Опять-таки чем дальше тем проще прятаться. Но, зависимость обычно более пологая чем у терции и зависит не от скорости снаряда, а от систем наведения.

5. Квинта - перехват снарядов. С одной стороны можно подумать что доступно это стало лишь к концу XX века, но с другой вполне можно рассматривать как квинту парирование в фехтовании. Не держит слишком маленькие и/или слишком быстрые снаряды.

Можно заметить что защиты выстроены более-менее в порядке их технической доступности. 

Не все защиты одинаково полезны

Кое-кто из моих френдов скажет что это пять типов защиты по Гесту. Теперь я на них сослался и совесть моя чиста. Но я в процессе написания этого поста не привязывался к китайской мистике и честно проверил возможность расширения классификации. Расширенная классификация распухла до 8 защит: прима распадалась на "толстых" юнитов и рой мелочи, терция на уклонение вбок, использование укрытий и удержание дистанции. Но и неплотная компоновка с резервированием и разбиение на несколько юнитов сводятся к "продуманная с учетом актуальной угрозы конструкция", и имеет ярко выраженный хитовый характер. И уклонение, и дистанция и использование укрытий требуют уметь быстро бегать. Причем уклонение тем эффективней чем больше дистанция.

"Отношения" между защитами по китайской пентаграмме на мой взгляд натянуты (ну собственно там речь и идет о психологии, о сюжетах). Защиты не противостоят друг-другу напрямую, а противодействуют различным средствам поражения. Весь смысл не в том чтобы стать неуязвимым, а в том чтобы у противника боеспособные юниты закончились раньше чем у нас. Цель конструкторского бюро разрабатывающего технику и генштаба разрабатывающего тактику применения - получить от разведки данные о том чем противник стреляет и максимизировать среднее число выстрелов необходимое для нанесения неприемлемых потерь. Как его найти?

Перехват если вообще работает, то с вероятностью близкой к 1. Но число каналов наведения ограничено и их можно перегрузить. Короче говоря, можно считать что квинта либо не работает, либо берет на себя некоторое количество подарков после чего отрубается.

Скрытность в случае абсолютности ("видишь суслика?"(с)) означает автовин ее обладателя. Но обычно она лишь в виде "противник где-то там" и пробивается через "больше дакка-дакка" либо везение. Описывается вероятностной моделью - чтобы пройти на более глубокие защиты снаряд должен "прокинуть бросок на попадание".

Терция. Если мы можем удерживать дистанцию на которой урон наносим а по нам нет то все тривиально. Если же это не так то идентична скрытности - уменьшает вероятность попадания.

Броня. Сортирует средства нападения на пробивающие и нет. В ряде случаев может быть не полной сочетаясь с примой - прикрывать лишь жизненно-важные участки. И тут возникает некий парадокс. Если снаряд броню не пробивает вообще - его не будут использовать против этой цели. А если пробивает - броню в расчетах можно и не учитывать. Учитывать придется при наличии небронированных частей поражая которые достаточно часто можно таки добиться поражения цели. В таком случае броня будет описываться вероятностной моделью "спасброска".

Прима.  Как было сказано выше, просто "хиты" юнита либо количество юнитов.

Допустим для простоты что в перехват мы не умеем. Но умеем прятаться, вертеться, у нас есть частичная броня и конструкционная защита. Тогда для вывода нас из строя противник должен будет сделать столько успешных тестов на пробитие кварты, терции и секунды сколько у нас в приме хитов. Тогда если конструкционная живучесть держит два попадания данным снарядом, а защиты со второй по четвертую пробиваются с вероятностью 0.5 каждая противник должен в среднем сделать по нам 2*2*2*2 = 16 выстрелов. Двойки кроме последней - обратная вероятность (1/p) пробития каждой защиты. Для одного попадания в приму нужно в среднем два в секунду, для одного в секунду - два в терцию и так далее. Интересно что если противник успеет сделать по нам менее 8 выстрелов - с высокой вероятностью наша прима не пострадает вообще. Так создавая локальное преимущество в силах можно снижать свои потери - убивать противника раньше чем он успеет достать нас.

Теперь допустим что противник решил начать ту самую гонку брони и снаряда взяв пушку пробивающую нашу броню без вариантов. Во-первых ему все еще надо 8 выстрелов на каждый наш корабль и если вдруг его новая пушка имеет скорострельность в два и более раз меньше чем старая, то зря он это перевооружение затеял. Ибо на убийство одного нашего юнита тратит как минимум столько же времени что и со старыми пушками. Но даже если скорострельность новой пушки как у старой мы не обязаны отвечать тупым наращиванием брони. Увеличение эффективности брони можно парировать ростом эффективности кварты и/или терции. Причем терция растет автоматом если просто снять броню которая теперь бесполезный груз.

Что будет если добавить квинту? Зависит от того на каком этапе она применяется и как быстро в ней закончатся патроны. Если на этапе до всех прочих защит то должны просто добавить к посчитанному через вероятности среднему количеству выстрелов емкость квинты. Прирост не такой уж большой, по-этому крайне желательно использовать пятую защиту как можно позже. В идеале сразу перед второй (после нее уже не получится). Имеем формулу:

Выстрелы = Кварта*Терция*(Квинта+Секунда*Прима)

Здесь под названиями защит обратные вероятности пробития для секунды, терции и кварты. В квинте число каналов наведения для залповой стрельбы либо число боеприпасов (деленное на средний расход на цель) для непрерывной. Прима по-прежнему число "хитов".

Эпоха брони и пара

Интересна как один из немногих примеров именно гонки брони и снаряда (хотя и тут не все так просто). Все началось когда были выкованы мегакольца отлиты пушки Пексана. До этого на флоте можно было либо сближаться на пистолетную дистанцию надеясь только на приму (что делали англичане), либо держать дистанцию (терция) получая еще и секунду от дубовых бортов (французы перед революцией). Вот только вторая тактика на парусах требовала очень хорошей квалификации марсовых матросов. А первая - хороших канониров и карронад.

Но тут пришел Пексан и оба пути защиты перестали работать. Секунда+терция не работала потому что урон теперь наносился не кинетической энергией, а порохом в снаряде. Прима же могла быть эффективной только в виде "много кораблей", а не "много пушек на большом корабле". Будь пушка Пексана единственной инновацией - вернулись бы в XVI век к тактике роя малых кораблей (только вместо абордажа расстрел из бомбических орудий). Но вовремя подвернулись паровая машина и железная броня. В принципе достаточно было даже одной брони т.е. массового производства железного (хотя-бы) листа - первые мореходные броненосцы довольно долго сохраняли рангоут и могли ходить под парусами. Но паровая машина позволила использовать "французский путь" секунда+терция без необходимости в высококлассных марсовых и опасности провалить "бросок на погоду".

Секунда и терция совмещаются только ценой роста водоизмещения, позволяющего впихнуть и толстую броню и мощную машину. А чтобы на дистанции самому что-то сделать - нужна большая пушка и опять водоизмещение. Промахи были часты из-за несовершенства методов стрельбы, а скорострельность отдельного орудия повышалось плохо - приходилось ставить много пушек и опять рост водоизмещения. Так что в результате гонка была гонкой водоизмещений, хотя и оставался простор в попытках определения оптимального распределения масс между броней, машиной и орудиями. Кроме того требовалось бороться за вес каждой из трех компонент при сохранении характеристик и тут как раз были варианты между ответом на более легкую броню новыми снарядами либо аналогичной броней.

Но гонка водоизмещения многих не устраивала и параллельно начались попытки пойти другим путем: через одну терцию, либо кварту (ранее вообще не использовавшуюся). Итогом стали минные силы от торпедных катеров до подлодок (прима+терция+кварта в различных сочетаниях) и морская авиация (в ВМВ прима и терция, в Холодную Войну добавилась кварта в лице РЭБ). И если минные силы оказались эффективны только ночью, что правда сделало невозможной блокаду военно-морской базы без перевеса в этих самых минных силах (которое и было у японцев с Порт-Артуром), то авиация уже работала днем. Британцы надеялись на сочетание маневра и брони линкора в открытом море и против немцев в 1940-1941 это даже работало.

Дуэли авианосцев в ВМВ интересны тем что в них появилась квинта в виде ПВО соединения. Но практика показала что "бомбардировщики все равно прорвутся" а секунда и прима у авианосца с толпой заправленных самолетов на палубе никакая. Приходилось ставить на кварту изобретая демонстрационные группы линкоров и крейсеров.

Ядерное оружие и космоопера

Прямое попадание ядерной бомбы позволяет пробить любую секунду кроме имеющей толщину в десятки или даже сотни метров. Так что в приведенной выше формуле Секунда = 1 - пробивается всегда:

Выстрелы = Кварта*Терция*(Квинта+Прима)

Прима сохраняется если она в виде "много кораблей" и выражается числом этих кораблей. Можно убрать и терцию. Маневрирование в космосе дорогое, а ядерная бомба наверняка на управляемой ракете стоит. Тогда имеем:

Выстрелы = Кварта*(Квинта+Прима)

В космосе где на снаряд будет действовать только гравитация любая пушка может использоваться для квинты - угловые размеры корабля в артиллерийской дуэли и летящей прямо на тебя боеголовки сопоставимы. Спрятаться в космосе так чтобы не смогли попасть можно. Ложные цели и завесы дипольные с сажевыми. Последние держаться заметно дольше чем на Земле ибо давление солнечного ветра очень слабое. Так что будут и кварта и квинта. Причем кварта равна числу развернутых ложных целей, а квинта - числу каналов огневого воздействия (грубо говоря, пушек) на коэффициент их эффективности (сколько в среднем успеет сбить пушка).

Итого даже если мы можем обнулить квинту навесив на боеголовку средства РЭБ то нам все равно потребуется столько боеголовок сколько выпущено ложных целей. А если у нас на ядерной ракете стоят волшебные сканеры способные оперативно отсеивать ложные цели то у ПРО корабля они тем более есть и теперь оно работает. Короче говоря, мы не можем уменьшить противнику кварту и квинту одновременно.

Допустим теперь что у нас всего один корабль с двумя пушками сбивающими в среднем по одной бомбе. И он может развернуть до двадцати надувных ложных целей. А еще у него есть броня, бесполезная против ядерного оружия, но в половине случаев спасающая от попадания той же ракеты, но с инертной боевой частью. Кроме того конструкционная защита позволяет пережить до двух попаданий кинетической ракетой. Живучесть против ядерного оружия:

Выстрелы = Кварта*(Квинта+Прима) = 21*(2+1) = 63

Шестьдесят три, Крал! Столько ядреных бомб нам надо на вынос несчастного марсианского двухпушечного корвета прикрытого ложными целями залпом ядерных ракет. Потому что у нас 21 цель из которых одна истинная, у истинной две ракеты собьет ПРО. Да, можно уменьшить число ракет если перейти к двум волнам. В начале 21 ракета сбивает ложные цели, после 3 наводится на настоящую Все равно 24 ядерных бомбы. Вот только корвет совершенно не напрягаясь может взять еще 20 "презервативов" и выпустить их до прилета новой волны. Очевидная контрмера - стрелять достаточно мощной бомбой и с достаточно коротким интервалом чтобы ложные цели не успели разойтись... Приведет к тому что мы потратим "всего" 24 бомбы - 21 на сбивание кварты и 3 на прорыв квинта+прима.

Можно заметить что тратить целую ядерную бомбу на кварту слишком жирно. Ну пусть будут ракеты кинетические. Опять две волны и три ядерных бомбы на один марсианкий корвет... Но тут марсиане решили вместо корвета послать дроны "Рейвен". У каждого 4 кинетических ракеты и пушка. Ложных целей решили вообще не весить. Итого емкость квинты 5, по 6 ядерных ракет на дрон который не жалко и хохот всей Системы над военной мыслью применяющего ядерное оружие против дронов. Информация к размышлению:

Как видно из картинки, если Венера или Земля вдруг заимеют суммарный пиковый ядерный потенциал СССР и США во время Холодной Войны - Марсу его нейтрализует потеряв всего 12 тысяч дронов типа "Рейвен". Учитывая что к каждой бомбе прилагается ракетная ступень с системой самонаведения, размен едва ли выгоден даже если бомбы бесплатные.

Читавшие предыдущий пост уже в курсе что надувные ложные цели можно лопать лазером по цене электричества. То есть в бою марсианского корвета и венерианского дрона "Оса" с ядерными ракетами "Оса" спалит ложные цели и затем добьет корвет тремя ракетами. Вот только:

1. Не всегда "Оса" успеет подойти на дальность действия лазера до выполнения корветом боевой задачи.

2. Десятка "Рейвенов" с обычными ракетами разберет "Осу" потеряв максимум 5 дронов (если все ракеты полетели в "Осу").

Теперь вернемся к изначальному примеру стрельбы по корвету залпом ракет. Но на этот раз обычных. Имеем формулу:

Выстрелы = Кварта*(Квинта+Секунда*Прима)

где Секунда и Прима равны 2. Итого:

Выстрелы = 21*(2+2*2) = 126

Вдвое больше, но зато не ядерных. Если ядерные боеголовки не бесплатные, у конвенционного оружия явное преимущество. В примере с "Осой" расход ракет будет 6 на корвет. Зато в бою с "Рейвенами" не изменится вообще ни чего ибо дронам и одного попадания инертной боеголовки хватает.

Теперь допустим противники марсиан разжились гамма-лазерами из книги "Роза и Червь" стреляющими лучом мощностью в мегатонну ТНТ на дистанцию в десятки мегаметров, что обнуляет квинту. Но если защищенному одним только аэрогелем астероиду-циклеру требовалось два синхронных выстрела (первый сдувал аэрогелевый щит), то против умеющего использовтаь презервативы марсианского корвета счет пойдет на десятки - больше чем у Эрикса вообще есть таких бомб. Причем поскольку поражающий фактор в данном случае узкий луч, запускать новые шарики можно сразу как закончатся старые.

Выводы

Делайте сами.