这篇东西是给喜欢星际航行、星际战争类科幻的人准备的。
不只是文学作品,还有很多我们在影视作品、动漫、游戏中看到的跟太空、殖民、航行、战争相关的作品,都有可能用到。
也可以把它们当做冷知识来娱乐。
其中包含许多未经科学证实,但被科幻作品广泛使用的设定,请勿过于较真。
本人科学素养有限,如有异议,欢迎友善讨论。
顺祝大家开心!
先拿一个高反差的现实来开头:
0、《银河英雄传说》中那种动辄一万艘星舰大混战是什么情景?
地球上如果天气情况特别好的情况下,人类肉眼可以看到的星星大概不到7000颗,其中有一多半是在天际线以下,被地球挡住的。
所以,我们夏天在没有一丝光的地方看到的满天繁星,也就只有不到三千颗。
如果真的是一万艘星舰排成矩阵互怼,大概相当于我们肉眼所能看到的星空的四倍那么密集。
也就是说,不用瞄准,随便怼一炮,都有可能干挺三四艘星舰。
1、在太空航行的星舰上有重力吗?
相对来说,匀速航行的星舰上是不会感觉到重力的,但是许多作品中会让星舰或空间站旋转,通过离心作用来模拟重力(实际上离心力是不存在的,它只是向心力的反作用)。
所以我们经常在《太空旅客》和《星际穿越》这类作品中看到轮辐形或圆柱形空间站,通过自旋模拟重力感。
还有就是,如果星舰始终以1g的加速度航行,上面的人就会觉得像在地球上生活一样。
我自己的作品中,假设人类已经掌握了利用虚拟的“质量投影”来制造引力场的技术,避开了这个需要复杂解释的问题,这种处理方式是很多软科幻中经常用的。
2、星舰开炮会有声音吗?
星舰内部会听到声音,从旁观者视角看,因为真空的缘故,听不到开炮和爆炸的声音。
3、为什么进入星际时代,还在用动能弹头,难道没有能量武器吗?
有能量武器,一般是激光、粒子流和等离子体,但哪怕以现在的科技水平,这些武器也都可以有针对性地破解,所以,不是不用能量武器,而是在对付不同目标的时候,会选择不同的武器类型。
而且,动能武器在绝大多数情况下,依然会是最有效、利用效率最高的轻武器,它的作用时间更短,对绝大多数碳基生物的停止作用更明显。
只是随着科技发展和能量利用效率的进步,人类可能不再使用化学能作为发射弹丸的方式,但动能武器应该会在很长时间里占据人类可选太空武器的首选项。
顺便提一下,严格来说,水滴也算动能武器。
当然,光粒和二向箔这种非常规武器先放在一边。
4、星舰和飞船在太空中是自由航行的吗?
不是,因为星体的引力存在,大多数情况下,星舰必须要依循某种轨道航行,只不过大部分作品不会展现,或者刻意忽略这一过程。
当然,你可能会说,未来人类星舰和飞船的加速性能很强大,完全可以硬刚引力,但是,实际应用的时候,还是要参考下一条的状况——
5、星舰或飞船的加速度有多快?能不能一瞬间很高的速度?
加速度超过10g,大部分人就受不了了。加速度超过20g,就跟从三楼摔到水泥地面上差不多,所以不是星舰或飞船没法达到那么大的加速度,而是乘员根本扛不住。
所以,刘慈欣在《三体》里,使用“深海模式”来对抗“前进四”的巨大加速度。
为了弱化这个问题,我自己写的时候,会以“质量投影”模拟的重力来抵消加速度影响。
6、折跃、跃迁、曲速航行?
别多想,仔细一想全是漏洞,这种情况下,还是假设作者设定的东西存在就好。
另外,有质量的物体无法达到光速。
7、距离特别远的情况下,能进行即时通信吗?
目前还没有发现有可能实现超光速通信的技术原理,但我们大部分情况下可以大胆假设可以。
过去的科幻作者假设过用“引力波”、“安塞波”,后来又有假设用“量子纠缠”。
但事实上,引力波已经被证实就是光速传播的,安塞波即使有,很可能也无法超过光速;而且,很遗憾的是,量子纠缠并不能传递信息。
所以,这种超光速通信,还是“假设”它存在吧,否则作品就不那么浪漫了。
8、时间怎么计算,天、周、月、年怎么计算?
这些时间都是一种约定俗成的说法,如果作者设计的行星刚好是地球这种模型,其实差别并不是很大。
所以,我会假设一些“标准天”、“标准周”、“标准年”的存在,是独立于星球自身历法,便于统治者管理的统一标准。
9、未来的太空战争,作战距离会有多大?
我们首先排除动辄摧毁敌人人口中心和行政星球的那种超级武器,只说战役级以下的武器,或者两个舰队对轰时使用的武器。
我们所在的宇宙,尺度十分巨大,大到普通人很难想象的程度。
先把那些光年为单位的距离尺度放在一边,我们说个小一点儿的,比如AU,也就是太阳和地球的平均距离。
1AU有多大呢?假如两艘星舰距离1AU,其中一艘向另一艘发射了一束激光,那么,需要大概8分钟又18秒后,这束光才能命中对方。
但是,在这个距离上,星舰互相观测对方时,看到的都是8分钟又18秒之前的位置和状态,任何火控系统都没法提前8分钟做出准确预判,所以,在1AU的距离上,星舰对射基本上是不可能打到对方的。
所以1AU很远吗?一点儿也不,因为人类已知太阳系的直径大约是63240AU,假如一艘星舰在星系一端发现了另一端的敌人,它射出的激光,大概要在一年后命中一年前敌人所在的位置。
是的,宇宙就是这么让小说家们绝望。
所以,理想情况下,真正有效的作战距离是多远呢?我有一个不成熟的测算方式,就是光在大约50毫秒内经过的距离,应该是写实型星舰战斗的最远距离,也就是大约1.5万公里。
这个距离,目前的人类武器已经可以做到,比如三大真理,基本都能在四十多分钟内命中1.5万公里外的目标。
而如果使用光速武器,比如激光、γ射线等等,这个距离刚好是0.05秒后命中目标的舒适距离,再远一些,延迟就能被人类感觉到了(手动狗头)。
10、护盾科技存在吗?
目前来说,在已知的科技图谱中,应该还不存在所谓的“力场护盾”、“动能屏障”之类的护盾科技。
但是,这并不阻碍小说家们用一些自圆其说的方式把护盾搬上星舰,并且带来各种让人赞叹的效果。
先说力场护盾,这个概念本身就很矛盾。
我们在《独立日》这样的大片中,经常看到导弹和炮弹在星舰周围撞上一堵完全隐形的“气墙”,那些墙看起来完全透明,而且近乎于刚体,在爆炸的时候偶尔还能看清局部轮廓,却又是没有实体的。但到目前为止,人类还没发现这种性质的“刚体力场”。
我在作品中做了一些调整,把力场护盾改为“动能屏障”,实际上是假设有一种不同于引力场、磁力场和电力场的特殊力场,它的性质有点儿类似于非牛顿流体,当侵入物的动能超过一定阈值的时候,他会表现出“刚体”特性,让高动能物体受到巨大的阻力,而低动能或低速度的物体,则几乎感觉不到这种力场的存在。
但事实上,这种设定就像“光剑”一样,在可以预见的未来,是不可能存在的。
11、轨道炮是什么?
轨道炮是电磁轨道炮,发射的是实体弹丸。与它对应的是线圈炮。
是的没错,这个听起来很高大上的武器,其实还是动能武器。
那么,为什么很多科幻作品中,会把轨道炮的发射处理得特别像激光束那种能量武器,甚至还能看到一道笔直的光焰呢?
那是因为,轨道炮初速度太快了,这种表现方式看起来也更coooool一些,但它绝对不是能量武器,也不是“部署在卫星轨道上的大炮”的意思。
还有,在大气层内,初速度太快的武器并不好用,因为地面曲率的缘故,大多数时候我们需要利用曲射才能打到敌人。