Projektilwaffen im Weltraum

[Jean Stiletto]

Partikel- und schwere Lasergeschütze halte ich in den nächsten 300 Jahren für eher unwahrscheinlich, da beide enorme Energiemengen benötigen und dabei vergleichsweise wenig Leistung erbringen. Energiereiche Laser sind meist nur auf ein kleinem Raum effektiv. Man müsste ein Großkampfschiff mit tausend Nadelstichen zerstören. Ein weiteres Problem wäre, dass die Schussfolge recht gering sein dürfte, da man für die großen Energiemengen leistungsfähige Kondensatoren braucht, die erst laden müssen. Vor allem Laserwaffen sind zwar in der Lage im Radius von mindestens 1 Lichtsekunde effezient zu kämpfen, aber ein einziger Laser benötigt sehr viel Energie und mit einer entsprechenden dichten Panzerung dürften sich leicht mehrere Lasertreffer einstecken lassen ohne Schaden zunehmen. Der Nachteil des Lasers ist ja, dass er keine eigene kinetische Energie besitzt. Ein Geschütz mit Projektil hat diesen Nachteil nicht. Herkömmliche Projektilkanonen mit Treibladung sind zudem im Vergleich sehr günstig. Im Vakuum dürfte zudem eine Treibladung mehr Leistung bringen als in der Atmosphäre (kein Gegendruck, der die Expansion des Gases enschränkt; keine Luftreibung). Ein weiterer Schritt wären dann Gauss- bzw. Railguns, die mit entsprechender Energie und Länge (im Weltraum wären Geschütze mit 800 oder 1.000 m Länge nicht sooo schwer zu realisieren, wenn die Schiffe in Raumwertfen gebaut würden) deutlich mehr Schaden anrichten können. Dabei wäre der Energieverbrauch trotzdem noch geringer als bei Lasern. Damit ließen sich Geschosse auch auf einige km/s beschleunigen, was bei 50kg schweren Geschossen bereits der Energie einer kleinen Atombombe entsprechen dürfte. Als Zwischenlösung könnte man auch über Hybridgeschütze nachdenken, bei denen das Geschoss per Treibladung gestartet wird und per Rail-/Gaussprinzip geboostet wird um die Geschwindigkeit zu erhöhen.

Hauptgeschütze dürfte zunächst Projektilwaffen werden, zur Nahrbereichsverteidigung vielleicht zusätzlich Laser auf großen Schiffen. Vielleicht erleben wir die ersten entsprechenden Raumschiffe noch bis zum Ende des Jahrhunderts.

Moin,
Kling zwar soweit plausibel, aber ich denke bei den Lasern vergisst du, dass entsprechend starke Waffen auch eine Menge Termischer Energie mit bringt, also die Panzerung nicht so sehr durchschlagen, als viel mehr verdampft und durch Hitzeentwicklung aufgesprengt wird. So hab ich es jedenfalls verstanden. Und je dichter bzw. dicker die Panzerung, desto schwerer das Schiff, desto langsamer dessen Manöver.
Außerdem sind ein paar kms bei distanzen von auch nur einigen 1000km schon viel zu wenig, der Gegner kann mit Lichtschneller Ortung die Projektiele erfassen und Ausweichen oder mit, bei Raketen sogar relativ schwachen, Abwehrlasern die Geschosse zerstören. Das geht bei Raketen ja heute schon. So wird die Trefferquote zumindest sehr verringert.
Zuletzt musst du noch beachten, dass bei Partikelwaffen auch nur sehr geringe Massen beschleunigt werden, also gar nicht so extrem viel Energie verbraucht wird.
Im Prinzip hast du aber recht, dass es Railgun bzw. Gausgeschütze früher geben wird als den Rest und dass Raketenwerfer die Geschosse mittels diesen Prinzipien Boosten werden.

[horstfx]

Mir ist gerade noch was eingefallen, worüber auch noch nicht wirklich viel gesprochen wurde. Wie sieht es eigentlich mit der Hitzeentwicklung aus? Ich habe im SciFi Bereich erst in Mass Effect mal über den Aspekt gelesen. Die Hitzeabstrahlung im Weltraum ist ja nun einmal relativ begrenzt (kein umgebendes Medium, dass die Wärme aufnehmen könnte). Das bedeutet, dass wenn zu viel Wärme an Bord produziert wird, die Temperatur im innern steigt, was bei zu hohen Werten zuerst die menschliche Crew und später auch die Bordsysteme beeinträchtigen oder sogar grillen könnte.
Nach meinen Kenntnissen ist dieser Aspekt nicht falsch, also muss man bei den Waffensystemen auch in Betracht ziehen, wieviel Wärme sie an das eigene Schiff abgeben. Schließlich wäre es nicht besonders effezient wenn nach einem Schuss das Geschütz erst 1 Stunde abkühlen muss um nicht zu überhitzen.

Wie würde es sich unter dem Aspekt verhalten? Mit welcher Waffe kann man effektiv kämpfen ohne sich selbst zu grillen oder dem Gegner zu große Verschnaufpausen zwischen den Schüssen zu geben?

Raketen wären beispielsweise thermisch sehr effizient, da sie erst nach dem Start Hitze entwickeln und das eigene Schiff dadurch nicht beeinträchtigen würden.

[Jean Stiletto]

Oh, ja, die Abwärme, hab ich total vergessen, dass es die ja auch noch gibt^^.
In diesem Fall dürften Laser wohl das größte Grillpottential haben, das ist ja auf der Erde schon ein Problem, die zu kühlen.
Railguns sind da aber auch nicht ohne, immerhin haben die Projektiele direkten Kontackt mit den Schienen, also entsteht bei der Beschleunigung Reibungswärme. Dann fließt noch massig Strom dadurch, also noch mehr wärme. Wenn man Raketen damit Bostet wirds also auch schon heiß^^. Wie ist das eig bei Gauswaffen mit Reibung, hab ich nichts drüber finden können, weiß da wer was?
Partikelwaffen kann ich jetzt iwi garnicht einschätzen, Reibung der Partikel gibtes allerdings nicht, da die mit Magnetfeldern beschleunigt werden. Aber das braucht mehr Energie also mehr Reaktorleistung, also mehr abwärme. Andererseits könnte man den Wasserstoff, bevor man ihn Ionisiert und so Protonen erzeugt, als Kühlmittel verwenden. Kann das jemand besser einschätzen evtl. mit berechnungsgrundlagen?
So das war erst mal wieder ein Haufen Fragen und Überlegungen von mir, langsam wirds unübersichtlich^^.
mfG Jean

[Schlachti]

Projektilwaffen kann man hier getrost in 2 Kategorien einteilen:

-Feuerwaffen: Feuerwaffen entwickeln sehr viel Hitze. Wahrscheinlich noch um einiges mehr als Energiewaffen. Dafür brauchen sie keinen Strom. Der größte Nachteil ist aber, dass die Projektilgeschwindigkeit stark durch die Treibladung begrenzt ist. Die Geschosse sind langsamer als Mikrometeoriten und im Weltraum ist der einzige Gewichtslimitierende Faktor die Trägheit. Man kann also viel Panzerung verwenden.

-kinetische Energiewaffen:
Sie erreichen sehr viel höhere Mündungsgeschwindigkeiten, haben aber den Nachteil, von allen Energiewaffen. Die Wirkung ist von der Stromversorgung abhängig.
Durch die Verwendung des Geschosses ist die Energiedichte allerdings sehr hoch. Die komplette Energie ist also auf einen viel kleineren Bereich (das Geschoss) konzentriert. Dadurch erreichen sie die höchste Feuerkraft aller Energiewaffen.

Projektile haben als generellen Nachteil, dass sie gegen bewegliche Ziele nur geringe Reichweiten aufweisen. Dadurch, dass das Geschoss im Vergleich zu einem Laser oder Partikelstrahl stabil bleibt, kann man damit aber unbewegliche Ziele auf größtmögliche Entfernung angreifen (beschränkt durch Sensoren und Zielerfassungscomputer nicht durch die Waffe).

Sonstige Systeme sind:
-Partikelstrahlen:
Statt eines großen schweren und recht langsamen Geschosses, feuert man hier abermilliarden von kleinsten Partikeln mit extrem hoher Geschwindigkeit.
Dadurch hat man einen extremen Vorteil was die Reichweite anbelangt gegenüber Projektilwaffen. Ein Partikelstrahl mit der selben Stromversorgung wird eine ähnliche Energiemenge auf das Ziel übertragen wie ein Projektil. Allerdings wird sie nicht gleichzeitig auf einen Schlag eintreffen sondern ist auf den ganzen Strahl verteilt. Die Wirkung ist also etwas geringer dafür hat mein ein vielfaches der effektiven Reichweite (gegen bewegliche Ziele).

Laserwaffen: Laser haben die absolut größte effektive Reichweite und könnten gewaltige Schäden anrichten, wenn sie nicht ein Problem hätten. Die moderne Lasertechnologie weißt eine maximale Effizienz von von unter 50% auf. Das heißt, wenn du 100Watt reinsteckst kommen aus dem Laser vorne weniger als 50 raus. Der Großteil geht als Abwärme verloren.
Sollte es aber gelingen die Effizienz auf über 90% zu steigern währen sie die beste Waffe für den Raumkampf. (oder man nimmt das Sonnenfeuergeschütz).


-Raketen: Die wahrscheinlich schlechteste Waffe für den Raumkampf. Sie weißen die geringsten Geschwindigkeiten auf und haben durch den Treibstoff eine stark eingeschränkte Reichweite. Außerdem nimmt ihre Geschwindigkeit erst im Lauf des zurückgelegten Weges zu. Durch den Antrieb lassen sie sich wunderbar orten und Abfangen, da es im All keinen Horizont gibt und man sie so auf ihrem kompletten Flug beobachten und beschießen kann.
Der einzige Vorteil den sie haben: Sie brauchen keine Energie.
Man kann sie maximal als Waffe für den absoluten Nahkampf brauchen. Effektiv sind sie eigentlich nur beim strategischen Einsatz gegen Planeten (nuklear).



@horstfx
Für Methoden zum loswerden der Abwärme guckst du hier

[horstfx]

@horstfx
Für Methoden zum loswerden der Abwärme guckst du hier

Das ich Mass Effect gespielt habe kenne ich diese Infos, aber man muss trotzdem darüber nachdenken wie Effezient diese Systeme (funktionieren tun sie sicherliche) arbeiten, denn ich glaube kaum, dass man bei Bioware große Berechnungen angestellt hat.

Es geht ja nicht darum ob Laser nicht effeziente Waffen wären, aber die Frage ist wieviel Abwärme sie bei welcher größe erzeugen. Es geht also eigentlich in erster Linie um das Verhältnis von Feuerrate zu Abwärme - nennen wir es Fr/t.
(Wenn wir jetzt mal das Nachladen (der Kondensatoren) außer Acht lassen)
Auch muss man hierbei bedenken, dass die passive und in gewissen Maße auch die aktive Kühlung einige Zeit benötigt und sich so ein Wärmestau bildet, der ja das zu lösende Problem ist. Wenn man nach 2 Minuten nicht mehr schießen kann, der Gegner aber schon hat man ein ziemliches Problem.

Als Beispiel: Man nehme einen verdammt großen Laser als Hauptgeschütz der in der Lage ist ein 10m großes Loch zu brennen. Dieses Ding dürfte verdammt viel Abwärme produzieren und es ist die Frage ob man mit passiver Kühlung oder selbst mit aktiver Kühlung über Metallfluide ausreichend Kühlung bereitstellen kann um das Ding so weit zu kühlen, dass man damit mehr als 3 Schuss abgeben kann bevor alles an Bord kocht.
Partikelbeschleuniger verbrauchen meist auch ziemlich viel Energie und dürfte damit auch einiges an Wärme produzieren.
Geschütze mit Treibladung dürften zwar relativ viel Wärme produzieren, aber beschränkt auf den Lauf des Geschützes in dem sich der Wärme recht gut verteilt. Hier könnte man wahrscheinlich auch mit einer aktiven Kühlung am effezientesten arbeiten. Man dürfte also recht gute Feuerraten erzielen.
Bei Railguns dürfte ebenfalls eine Menge Wärme entstehen, alleine durch die Reibung der Schienen. Hier wären Gausswaffen nach meinem Wissen effektiver, da hier zwar die Spulen eine Menge wärme produzieren, aber die meiste Wärme im Geschoss ensteht, dass durch die entstehenden Wirbelströme aufgeheizt wird. Hier muss man sogar darauf achten das Ding nicht zu schnell zu beschleunigen, damit es nicht verglüht.

Raketen hätten zwar die geringste Reichweite und relativ niedrige Geschwindigkeit (die fehlende kinetische Energie kann man ja beispielweise mit Atomwaffen ausgleichen), aber wenn ein Schiff so konstruiert ist mechanisch viele Raketen auszuwerfen könnte es ziemlich lange kämpfen bevor hier Hitzeprobleme drohen. Raketenkreuzer könnten also am längsten im Gefecht bleiben.

Letztenendes kann man hier auch nur schätzen, aber man kann grob sagen:

Laser- / Partikelwaffen -> niedriges Verhältnis Fr/t
Railguns, Gausswaffen und konventionelle Geschütze(?) -> mittleres Verhältnis von Fr/t
Raketen -> hohes Verhältnis Fr/t

Man muss also letztenendes abwägen was wofür am sinnvollsten ist, da jedes System Vor- und Nachteile hat

[Jean Stiletto]

Das problem bei Raketen ist, dass sie aufgrund ihrer Wärmesignatur und ihrer geringen Geschwindigkeit für jedes halbwegs brauchbare Abwehr geschütz eine hervorragende Zielscheibe abgeben. Zudem sind sie leichter zu vernichten als andere Projektiele, man muss nur den Sprengkopf oder den Treibstoff zu detonation bringen und zurück bleiben nur Trümmer, die kaum bis keinen Schaden anrichten können. Außerdem müssten Raketen, die nur mechanisch ausgeklingt werden relativ zu ihrem Ziel allein durch eigenantrieb GESchwindigkeit aufbauen, also müssten sie für effektive Geschwindigkeiten recht groß sein. Große Raketen sind aber teuer und es passen weniger auf ein Schiff. Und sobald man sie boostet hat man die Abwärme wieder an Bord.
@Partikelwaffen: Die Dinger beschleunigen zwar protonen auf extreme Geschwindigkeiten, aber die Masse ist sehr Gering. Ich würde sie von der Abwärme zwar über Rail- und Gausgun aber doch deutlich unter dem Laser ansetzen.
Den Rest deines Posts kann ich so unterschreiben.

[tepe]

Mit einem Gammastrahlen Laser würde man einen echten Todesstrahl erzeugen können, man hat mal ausgerechnet das man aus Lichtjahre Entfernung aus mit so einem Laser eine Sonne in eine Nova verwandeln könnte!

Das ist aber Zukunftstechnik.


Selbst auf der Erde haben wir heute noch keinen vernünftigen Laser einsatzbereit der als Waffe sein Geld wert ist, im All stört zwar keine Atmosphäre aber auf viele tausend km fächert der Strahl doch auf.

TP

[Schlachti]

Partikelkanonen hätten ein ähnliches Verhältnis wie Railguns oder Gausswaffen.

Und die Effizienz gibt das Verhältnis zwischen Energie und Abwärme an. Bei einer Effizienz von 90% werden 10% der reingesteckten Energie als Abwärme verloren. Was genau abgeschossen wird ist egal. Wenn du eine Energiewaffe mit 99% Effizienz und eine Railgun mit 90% hast wird die Energiewaffe bei gleicher Stromversorgung weniger Abwärme produzieren.

Und aktiv kühlen kannst du jede Waffe.

Raketen währen primär Orbit-Boden-Waffen. Für den Schiffskampf würden sie eigentlich nur eingebaut werden, wenn aufgrund der limitierung der Energieversorgung Platz für Waffen und Munition übrig bleibt. Raketenwerfer produzieren zwar kaum Hitze, aber die Dinger brauchen eine Menge Munition und lassen sich wunderbar abfangen. Allerdings sind sie ideal gegen planetare Ziele, Atomsprengkopf rein und gut. Bombardementschiffe würden sie hauptsächlich verwenden.

@tepe
Mit den Gammastrahlen hast du was verwechselt. Damit sind natürliche Gammabursts welche in schwarzen Löchern entstehen gemeint. Wenn ein so ein Ding aus wenigen Lichtjahren Entfernung die Erde trifft, währe sie komplett entvölkert.

Der Grund warum Laser nicht als Waffe verwendet werden ist, dass man keine Energiequelle hat die mobil und stark genug ist. Und ihre geringe Effizienz ist auch störend. Diese müsste für einen effektiven Einsatz stark verbessert werden.
Die Bündelung ist heutzutage kein Problem. Man kann heutzutage von einer Sternenwarte aus einen Laser auf den Mond richten der von dort aufgestellten Spiegeln reflektiert wird. Der Strahl ist wenn er zurück kommt nur auf wenige Meter aufgefächert. Obwohl er 2mal durch die Atmosphäre muss (die ist Gift für die Bündelung) und insgesamt 2,6 Lichtsekunden zurücklegt. Ein effektiver Einsatz für 1LS oder mehr sollte also kein Problem sein.

[Dannyboy]

Partikelkanonen hätten ein ähnliches Verhältnis wie Railguns oder Gausswaffen.

Und die Effizienz gibt das Verhältnis zwischen Energie und Abwärme an. Bei einer Effizienz von 90% werden 10% der reingesteckten Energie als Abwärme verloren. Was genau abgeschossen wird ist egal. Wenn du eine Energiewaffe mit 99% Effizienz und eine Railgun mit 90% hast wird die Energiewaffe bei gleicher Stromversorgung weniger Abwärme produzieren.

Und aktiv kühlen kannst du jede Waffe.

Raketen währen primär Orbit-Boden-Waffen. Für den Schiffskampf würden sie eigentlich nur eingebaut werden, wenn aufgrund der limitierung der Energieversorgung Platz für Waffen und Munition übrig bleibt. Raketenwerfer produzieren zwar kaum Hitze, aber die Dinger brauchen eine Menge Munition und lassen sich wunderbar abfangen. Allerdings sind sie ideal gegen planetare Ziele, Atomsprengkopf rein und gut. Bombardementschiffe würden sie hauptsächlich verwenden.

@tepe
Mit den Gammastrahlen hast du was verwechselt. Damit sind natürliche Gammabursts welche in schwarzen Löchern entstehen gemeint. Wenn ein so ein Ding aus wenigen Lichtjahren Entfernung die Erde trifft, währe sie komplett entvölkert.

Ich glaube nicht, das er da was verwechselt hat. Dummerweise existieren keine elektronischen Übergänge, die stimuliert Gammastrahlen emitieren.

Der Grund warum Laser nicht als Waffe verwendet werden ist, dass man keine Energiequelle hat die mobil und stark genug ist. Und ihre geringe Effizienz ist auch störend. Diese müsste für einen effektiven Einsatz stark verbessert werden.
Die Bündelung ist heutzutage kein Problem. Man kann heutzutage von einer Sternenwarte aus einen Laser auf den Mond richten der von dort aufgestellten Spiegeln reflektiert wird. Der Strahl ist wenn er zurück kommt nur auf wenige Meter aufgefächert.

Für Messprozesse wäre das ja auch kein Problem. Für eine Waffe aber schon. Da sinkt nämlich die Energiedichte schnell um den Faktor 1000 oder 10.000.

[THE SOLARHAMMER]

@ Raketen und wenn man den Antrieb nur zum Auswurf benutzt, dann mächtig Magnesiumflares Verteilt bzw kleine Störer und dann eine ballistische Rakete mit Stealth Eigenschaften daraus macht?

[Amaranth]

@ Raketen und wenn man den Antrieb nur zum Auswurf benutzt, dann mächtig Magnesiumflares Verteilt bzw kleine Störer und dann eine ballistische Rakete mit Stealth Eigenschaften daraus macht?

Langsam wirds einfacher, solange Material durch die Gegend zu schleudern (vorzugsweise Richtung Feind), dass dieser auch getroffen wird.

Auch wird eine solche Rakete kaum eine Wirkung haben, da man nur ein entsprechendes Gegenfeuer braucht, um diese effektiv abzuwehren.