블로그 보는 사람도 많은것같고 우주 얘기 찾는 사람도 꽤 있는 것 같아서 올리는 거고 주로 남의 연구 결과를 갖다붙인 글이지만 내 생각 비중이 크므로 스스로 판단해보며 읽기 바람.
면책 사항: 세상에 아직 없는 시스템을 설계하는 만큼 자세한 원리와 수치에 집중하기 보다는 근삿값을 사용하고, 전체적이고 적절한 그림을 그리는 데 집중하였음.
이 가정이 성립한다고 전제하자.
기술 예측이 어느 정도 가능한 근미래 까지의 시간대(~2200년)
우주선의 가속력은 1G를 꾸준히 낼 수 있는 토치 쉽에 미치지 못함
비상대론적인 환경(0.1C 이하)에서 모든 것이 일어나고 궤도 역학을 따름
기존의 오해와 현실적 차이
스텔스는 없다?
Children of a Dead Earth같은 현실적인 우주 전투를 표방하는 게임들은 오해 또는 지나치게 복잡해지는 것을 막기 위해 스텔스라는 개념을 도입하지 않았음. 우주는 진공 상태여서 탐지가 용이하다는 이야기를 주로 하는데, 탐지는 신호 대 잡음비와 관측자의 망원경 지름 등으로 결정되는 것이기 때문에, 차가운 온도로 열 복사를 최소화한다면 스텔스가 불가능하지는 않음. 수십 km으로 길게 내놓은 탄소나노튜브 라디에이터와 로켓 엔진 확장비가 매우 큰 노즐 등을 사용한다면 아주 불가능하지는 않음. 물론 액체 수소와 같은 냉각 유체가 한정되어 있다든지 수백 km길이의 라디에이터가 현실성이 떨어진다던가 엔진의 유체역학적 문제라던가 등의 문제가 있지만, 단기적이고 제한적인 용도로는 현대 ICBM들도 사용하고 있음.
레이저가 모든 것을 지배한다.
레이저는 우주 전투에서 강력한 무기지만 만능은 아님. 회절, 냉각 문제, 에너지 효율 저하 등의 한계가 존재함. 레이저의 첫 번째 문제로는 회절이 있음. 회절은 빛이 좁은 틈을 만났을 때 파동이 장애물에서 휘어져 나오는 현상으로
이라는 식으로 구할 수 있음. 만약, 1m 지름 망원경, 빨간색인 700nm 파장을 1,000,000km 거리에서 관측하는 경우 최대 850m의 분해능을 가짐. 즉, 행성간 거리 정도에서만 문제가 됨.빔 품질 (M²)문제도 중요함. 이 값은 레이저의 결맞음, 진동 모드, 광학 시스템의 열 변형 등이 문제가 되는데, 광섬유 레이저의 경우 1.8정도이고, Children of a Dead Earth에서 만들 수 있는 고체 레이저의 경우 3이 최소값임. 이 M^2 값을 위의 각분해능에 곱하면 레이저의 정밀도를 알 수 있고, 레이저를 잘못 설계한다면 레이저의 정밀도가 급격히 떨어짐. 이상적인 가우시안 빔일 경우 이 값에 따라 빔의 반지름 값이 증가함.
레이저는 일반적으로 에너지 효율이 3~30% 정도로 낮기 때문에 쓸만한 출력을 얻으려면 수십MW의 발전기, 넓은 라디에이터, 레이저를 냉각해줄 저온 라디에이터 등등이 필요하고 이 때문에 레이저 전투함은 빠르게 가속할 수 없으며 외부 위협에 취약해짐. 모래알 하나가 라디에이터에 맞기만 해도 치명상을 줄 수 있음.
종합적으로 고려하면 레이저는 강력한 무기지만 레이저만으로 모든 적을 상대하는 것은 비효율적임.
3. 미사일이 전부 이긴다. 우주에서는 저항이 없기 때문에 미사일의 속도가 매우 빠를 수 있지만, 그런 만큼 CIWS 시스템이 작동하기 좋은 환경임. 또, 미사일은 로켓이기 때문에, 로켓 방정식을 따르고 더 많은 ΔV를 가져가려 할수록 미사일의 크기가 커지고 탄두가 작아질 것임.
전투 공간의 특성
1. 환경 우주 공간이 진공 상태이고, 무중력 환경이기에 스타워즈처럼 비행기 날듯 선회하는 것이 불가능하다는 것은 대부분 알 것임. 우주 공간의 또 다른 특징은 열과 방사선, 그리고 마이크로 운석임. 태양 가까이 가는 우주선들은 열 대책이 매우 중요하고 목성같은 자기장이 강한 곳에서는 방사능도 방어해야 하며, 마이크로 운석은 태양계 어디에나 낮은 확률로 존재함. 이들을 막기 위해서 모든 우주선은 기본적으로 자신을 보호할 수 있는 외피 또는 Whipple shield와 같은 다층 방어막이 필요함. 또한 레이저는 거리에 따라 매우 약해지지만, 장갑이 없다면 아주 약한 출력만으로도 무력화되기에 우주에서 전투를 하기 위해서는 최소한의 외피가 필요함.
2. 운동 우주 전투에서는 뉴턴의 운동 법칙이 적용되기 때문에 지구에서처럼 조종면을 틀어서 조종하는 게 아니라 RCS나 추력 편향 장치 등을 사용해야 하고, 정밀한 자세 제어를 위해서는 자이로스코프를 사용할 수 있음. 우주에서 움직이는 모든 순간에는 연료가 소모되고, 이 때 연료로 수행 가능한 최대 속도 변화를 ΔV라고 부름. ΔV는 질량비에 대해 로그함수 관계를 가지므로 무턱대고 연료를 많이 넣으면 우주선 설계가 매우 비효율적으로 변할 수 있어 주의해야 함.
3. 중력
우주는 일반적으로 3차원 공간이지만, 운동량과 위치를 함께 고려하는 물리적 상태공간에서는 6차원 위상 공간으로 모델링될 수 있음. 우주에서는 위치만이 중요한 게 아니라 속도도 중요한데 이걸 물리학에서는 묶어서 위상 공간이라고 부름(좀 더 복잡하게는 가능한 모든 물리적 상태값). 간단히 설명하자면 "어떤 방향으로 얼마나 빠르게 이동하는가" 가 중요함. 에너지가 보존될 때 이 위상 공간의 부피는 시간에 따라 보존됨.
지구에서도 속도 중요한 거 아닌가? 하고 생각할 수 있는데, 우주에서 물체는 훨씬 빠르게 움직이며, 속도가 다르면 같은 위치에 있어도 다른 궤도에 있게 됨. 이 특성이 중력과 결합하게 된다면 우주에서 어떤 위치가 전략적으로 중요하고 어떻게 기동해야 하는지 더 잘 알 수 있음. 나머지 사항은 아래 영상 참고 바람.
ΔV는 우주선의 가능한 속도 변화량을 나타낸 것으로 우주선의 기동에 필요한 만큼 매우 중요함. 얼마나 빠르게 이동할 수 있고 얼마나 많은 변화를 줄 수 있는지는 모든 시대와 전장에서 매우 중요한 요소임.
그럼 이제 게임을 사용해서 알아보자. CoaDE 정도면 나름 정확한 시뮬레이터니까 궤도나 각종 부품들을 만드는 데 사용하겠음:
이 우주선은 4.2km/s의 ΔV를 사용해서 목성계 내에서 칼리스토-유로파 궤도로 전이하려 하는데 목성계 내에서 호만 전이 궤도를 플롯하는 것만으로도 ΔV가 상당히 부족함을 알 수 있음. 물론 기술이 발전하여 더 높은 ISP의 엔진을 사용할 수 있다면 호만 전이 궤도 정도는 쉽겠지만, 그 때는 더 빨리 도달하는 것이 훨씬 중요해질 것임.
2. 가속력 얼마나 빠르게 ΔV를 소모할 수 있는지를 결정하는 요소임. 언뜻 보기에는 그렇게 중요한 수치가 아닌 것처럼 보이지만, 우주 전투에서는 특히 중요한 요소임.
이 그림은 가속력이 부족하여 가지고 있는 ΔV를 2년 4개월동안 1/4도 못 쓰고 있는 모습을 보여줌. 테미스->화성 전이 궤도를 형성하는 미션인데, 이온 엔진의 가속력이 8.7 마이크로 G로 매우 느려서 몇 년이 걸려도 화성에 도달할 수 없음. 도달한다 쳐도 화성에서 감속하지 못해서 지나쳐 가야 함.
가속력은 행성/위성간 이동 같은 전략 레벨이 아닌 전술 레벨에서도 중요한데 아래 예시를 보면 알 수 있음:
거리가 멀고 탄속이 느린 경우 무유도 발사체를 가속력으로 피할 수 있음. 예를 들어 100km에서 7km/s로 발사된 레일건의 경우, 우주선이 3m/s^2의 회피기동을 한다면 우주선의 길이가 300m 이하인 경우 맞출 확률이 상당히 내려감.
반대로, 포탄을 상대가 있거나 있을 방향이 아닌 있을 수도 있는 방향에 사격한다면, 움직일 공간을 제한할 수도 있음. 대부분의 포탄은 맞지 않겠지만, 대공포의 탄막 형성처럼 사용하고, 실질적인 피해는 미사일이 주는 우주판 망치와 모루 전술을 사용할 수도 있음.
3. 위치-속도-가속도 전략
이제 우주 전투에서 위치, 속도, 가속도를 모두 활용하는 전략을 어느 정도 알고 있다고 생각할 수 있음. 그럼 좀 더 응용해 보자.
먼저 전략적인 수준에서 L1, L2 라그랑주점은 약간의 속도 증분만으로 물체를 먼 곳까지 이동시킬 수 있는 안장점으로서의 역할을 할 수 있음.
이 유효 퍼텐셜 등고선을 보면 알수 있는데, L1과 L2는 퍼텐셜이 높은 안장점이라 어느 한 쪽으로 쉽게 끌려가고, L4, L5는 안정적이어서 약간의 변화를 줘도
이렇게 허용된 에너지 안에서 진동만 할 뿐임. 따라서 L1, L2 라그랑주 점에 기뢰를 잔뜩 설치하고 약간의 변화를 준다면 외부에서 행성 또는 위성에 쳐들어오는 우주 함대를 아주 간단히 막을 수 있음.
미사일의 경우 상대의 방어 시스템을 최대한 빠르게 가로지르기 위해서는 빠른 상 대 속도와 정확한 위치가 필요하고, 저궤도에서 오베르트 효과를 사용하여 적은 연료로 미사일을 빠르게 던지고, 접근 시 필요한 ΔV를 최대화하며 행성/위성이 가로막는 효과를 이용하여 전투력을 극대화할 수 있음.
중력이 강한 행성/위성에서 저궤도는 원하는 궤도에 진입하기 힘들고 궤도 속도가 빨라서 충분한 ΔV를 가지고 있다면 미사일의 추격을 따돌리기 쉽고 행성 또는 위성에 자주 가로막히며 지면의 배경 복사가(알베도) 존재하여 미사일의 센서를 교란하기에도 유리한 방어적 위치임.
아군의 레이저/레일건/함포 사거리가 더 길 경우 상대방과 비슷한 궤도로 들어가서 상대의 사거리보다 먼 곳에서 느린 상대속도로 천천히 스쳐가는 게 이득이고 이런 궤도에 진입한다면, 일방적으로 적을 공격할 수 있음.
반대로 기관포와 같이 사거리가 짧은 고화력 무장이 있다면 근접하여 빠르게 스쳐지나가는 것이 더 큰 이익을 볼 수 있음.
기관포 드론같이 사거리가 짧지만, 조준 정렬 등에 오랜 시간이 걸리는 경우 상대속도를 약간 희생하기도 함.
레이저 드론처럼 출력이 약해 오랜 시간 레이저를 조사해야 하거나 미사일의 측후면을 노려야 하는 경우 상대 속도를 희생해서
미사일의 장갑이 없는 취약한 부분인 측후면을 타격하기도 하는 등등 더 다양한 전술을 사용 가능함.
이러한 위치-속도-가속도 전략을 탐지와 회피에도 사용할 수 있음. 우주 공간에서 광학 센서만으로 궤도를 결정하는 것은 상당히 어려운 일인데, 광학 센서는 라이다를 사용하지 않는다면, 방위각은 정확히 알 수 있지만 거리와 속도는 알 수 없음.
이를 이용하면 끊임없는 무작위 펄스 추진으로 속도 벡터를 교란하여 궤도 예측을 피하는 방법을 사용할 수 있음. 속도 벡터를 끊임없이 교란해서 적의 정보 처리 능력을 포화시켜 정보 혼란을 극대화하고 정확한 미사일 유도를 방해하는 것이 목적이 될 것임.
무장 시스템
1. 레이저
레이저는 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation으로 한국어로는 유도 방출에 의한 전자기 복사 정도 되겠음. 복잡한 수학적 계산을 통해 알 수 있듯이 전자가 에너지를 흡수해서 더 높은 에너지 상태로 올라갔다가 내려갈 때 두 가지 형태가 있음.
1. 자발 방출: 전자가 들뜬 상태에서 붕괴함. 불꽃 반응, 발광 다이오드와 같은 원리임. 2. 유도 방출: 전자가 외부의 전자기장의 영향(빛이라던가)을 받고 붕괴함.
2번 유도 방출이 일어난다면 첫 번째 광자가 두 개의 광자를 만들고 두 개가 4개를 만들고... 해서 막대한 수의 광자를 만들어낼 수 있고 이게 유도 방출임.
좋은 레이저를 만들기 위해서는 위에서 말했듯 M^2값이 작아야 하는데 그러려면 공진 모드가 최대한 기본 모드만 있어야 함.(TEM_00 모드) 그러려면 레이저 공진관의 길이가 길고 가늘어야 함.
그래야 빛이 다른 경로로 가는 경우가 적어지고 직진성이 매우 강해지기 때문인데 자세한 수학은 생략함.
CoaDE에서 레이저는 M^2 값이 높고 몇몇 물질의 표면 융삭율이 제한되어 있음에 도 꽤 강력한 무기임. 무게도 1톤 내외로 가볍게 만들 수 있고, 라디에이터 냉각 온도가 1100K까지 가능한데다, frequency doubling 효율도 높아 전기만 약간 많이 먹을 뿐 단점이 적음.
현대적인 고출력 다이오드 펌프 광섬유 레이저의 경우 10kg/KW (유료자료)정도이고, 온도를 300K 수준으로 유지해야 하니 위 레이저와 비슷한 출력의 10MW 레이저를 설계해 보자:
레이저 무게: 10000KW * 10kg/KW = 100톤이니 구조물과 빔 결합 장치까지 150톤
액체수소 개방형 냉각 장치: 효율 30% 기준 열로 배출되는 전력: 20MW, 액체수소의 증발 잠열: 446KJ/kg, 수소 기체의 비열(20K -> 300K): 14.3KJ/kg 액체수소 1kg의 흡수 열량: 446000 + 14300 * (300 - 20) = 4,230,000J/kg 필요 유량: 20 * 10^6 J / 4,230,000J = 4.2kg/s
이상적인 경우 미래 기술 수준으로 200톤 내로 쓸만한 10MW 출력의 레이저를 만들 수도 있음. 이 정도 출력과 1에 가까운 빔 품질 값이라면 수백 km 밖에서 적의 미사일들을 뚫고 수십km에서는 주력함의 장갑도 관통 가능함.
레이저 관통력 계산기 로 계산하면 이 조건에서 100km 떨어져 있는 탄소 700mm을 관통 가능함. 정확하진 않은데 참고는 할 만 한 수치임. 좀 더 자세한 모델
2. 레일건, 코일건 전자기 무기들은 레일이나 코일에 엄청난 전류를 흘려서 로렌츠 힘(레일건)이나 자 기력(코일건) 을 활용하는 무장임.
전자기 무기들은 화학 추진 실탄계 무기보다 최고 속력이 빠르다는 장점을 최대한 활용해야 함. 무유도탄의 경우 위에서 보여줬듯이 빠를수록 유리하기 때문에 탄속을 우선으로 설계해야 함. 그 다음이 재장전 속도, 유도 가능 여부임.
이건 아이오와급 전함 주포(355MJ)보다 에너지가 2배 높은 코일건 주포 설계인데, 정밀도는 매우 높지만, 탄속이 느려 대형함도 30km 안에 들어와야 겨우 맞출 수 있음. 아무리 강력해도 맞추지 못하면 효과는 0이므로 대형 탄약의 경우 유도 탄약을 사용해야 함. 축전기가 2GW의 에너지를 저장해야 해서 매우 무겁고 대부분의 질량을 차지하는 문제가 있는데, 초전도 코일 저장 장치와 같은 경량 고성능 전력 저장 시스템이 있다면 개선 가능할 수도 있지만, 코일과 구조물 장갑만 해도 너무 무거워서 효용성이 의심됨.
굳이 시뮬레이션이 아니어도 이런 비효율성은 어느 정도 예측 가능한데, 빠르게 날릴수록 필요한 에너지는 점점 커지고, 전력을 운동에너지로 전환하는 효율을 30%로 가정해도100kg의 질량을 3.77km/s로 한 발 쏘아보내는 데 필요한 전력은 2GJ이며, 원자력 발전소 건물 2개의 1초 발전량에 해당함. 원자력 발전소 2개가 있어야 이런 포탄을 1초에 한 발 발사할 수 있음.
이건 일반적으로 사용하는 CIWS임. 600발/분 정도로 연사력은 낮지만 많이 달고 다녀서 연사력 문제를 해결함. 15km/s 의 빠른 속도와 적당한 정밀도로 미사일 상대로는 사거리 20km 정도고, 대형함 상대로는 50km 정도의 유효 사거리를 보여줌.
레일건의 경우 이렇게 CIWS로 모래만한 탄환을 쏘거나 대형함의 라디에이터를 타격하는 데 도움이 됨. 우주에서는 이렇게 탄속과 재장전이 빠른 게 명중률 면에서 큰 도움이 되며, 우주 전투함에 두꺼운 장갑을 두르는 것이 어려우며 외부 센서들과 무장, 라디에이터 등의 취약성을 고려한다면 기관포탄만으로도 충분한 피해를 줄 수 있음.
전자기 무기의 경우 이렇게 빠른 탄속을 살려서 초고속 대함 공격 무기나 CIWS등으 로 사용하는 것이 가장 이상적임.
3. 화학 추진 실탄 무기 화학 추진 재래식 화포도 유리한 면이 있음. 탄환의 속도가 느려 Whipple shield에 잘 막히지 않아 관통력이 오히려 전자기 무기보다 높고, 간접 타격이 가능함. 전력 필요량이 적고 크기가 작아 드론에도 사용할 수 있으며 강자성체 등 특수한 재료의 탄환만을 사용해야 하는 레일건이나 코일건에 비해 텅스텐, 열화우라늄 등도 사용할 수 있음.
탄속이 좀 느려서 옆으로 이동하며 속도 벡터 차이를 이용한 곡사를 해서 취약한 측후면을 타격할 수 있음. 탄속과 정확도가 낮아 미사일 요격에 사용하는 것은 어렵지만, 대함 공격 용도로는 좋은 무기임.
4. 미사일 미사일은 우주에서 물리력을 멀리 투사할 수 있는 가장 좋은 수단임. 레이저, 전자기병기, 실탄 모두 멀리 보내는 데에는 문제가 하나씩 있지만, 미사일은 치올콕스키 로켓방정식에 따른 제약을 제외하면 단점이 없음.
미사일의 전면 부분 장갑을 강화해서 레이저와 CIWS 부분에 대한 방호를 강화하고 밀도가 높은 고체 연료나 하이드라진 계열 추진체를 사용하면 전면 표면적이 작아 요격이 매우 힘든 미사일을 만들 수 있음. 추가로 플레어나 penetration aid를 달아줘서 요격률을 낮출 수도 있으며, 엔진 점화가 불필요한 중간 단계에서 적외선 스텔스를 활용하여 궤도 예측의 효과를 낮출 수도 있음.
미사일을 천천히 회전시켜 레이저가 한 지점만을 가열하지 못하게 해서 레이저 관통 시간을 늦추는 방법도 사용될 수 있음.
탄두로는 운동 에너지 탄두, 파편 탄두, 핵 탄두 등을 장착할 수 있고, 좀 더 발전된 형태의 핵 탄두인 성형작약 핵 탄두나X선 레이저 탄두의 경우 수십 km밖에서 함선을 타격하거나 미사일을 격추 가능함.
운동 에너지 탄두의 경우 두꺼운 장갑을 두르지 않거나 수직 장갑인 경우 아무리 가벼운 미사일이 부딫힌다 해도 운동 에너지가 수백 메가줄에 달하기 때문에 무조건 관통되고, 경사 장갑이라 하더라도 매우 큰 피해를 주기 때문에 (CoaDE에는 구현되어있지 않음) 피격을 회피하고 파편의 영향을 최소화하는 것이 효과적인 대응 전략임.
미사일 VLS 시스템은 생각보다는 가벼움. 미 해군 MK41 VLS는 8셀 당 15톤 수준이고, 미사일 1발 당 같은 중량의 VLS가 필요하다고 무리한 가정을 해 봐도 16발 기준 70톤을 넘지 않음. 레이저나 코일건 시스템이 수백 톤에 달하는 것을 생각해 보면 매우 합리적인 수치임.
5. 통신과 탐지, 전자전 우주에서 밝게 빛나는 물체의 경우 탐지하는 것은 크게 어렵지 않음. 하지만, 탐지하는 것과 정확한 위치를 탐지하고 추적하는 것은 다른 이야기임.
앞서 말했듯, 광학 탐지로는 물체가 존재하는 정확한 각도를 알 수는 있지만, 물체의 거리와 속도를 알기 어렵고 수십 번의 관측이 필요함. 레이더는 먼 거리에서는 파장이 길어 정밀도가 상당히 떨어지지만, 속도와 거리를 정확히 알 수 있고, 바이스태틱 레이더나 레이더 간섭계를 쓴다면 정밀도를 크게 높일 수 있음.
하지만 레이더는 파장이 길어 직진성이 낮기 때문에 신호가 여러 방향으로 퍼질 수 있고, 이는 자신의 정확한 위치를 쉽게 노출할 수 있음을 의미함.
우주는 기본적으로 매우 넓고 큰 영역이기 때문에 장애물이 없어 통신이 쉬울 거라 착각할 수도 있지만 오히려 그 넓다는 단점 때문에 주요 통신/항법 노드들은 행성 또는 소행성의 중력권 내에 있을 확률이 높음. 또한 통신의 신호 대비 잡음 비는 거리에 따라 감소하며 노드의 손실이 발생할 수 있는 극한의 환경이므로 광, RF, 상용 등 모든 링크를 동원해서 통신을 유지해야 함.
또, 레이더 반사파는 거리의 네제곱에 비례하여 신호 세기가 낮아지고 이는 우주 공간의 넓음과 맞물려 약한 출력의 재머만으로도 전자전이 매우 쉽게 가능함을 의미함. 따라서 광학, 수동탐지 등 모든 탐지수단의 데이터 융합을 통한 위치 획득 과정이 필수이며 기만 또한 다양한 관측 영역에서 이루어져야 함.
대기와는 다르게 빛이 산란되거나 흡수되는 현상이 없는 우주 공간인만큼 적외선과 가시 광선 을 사용할 수도 있음. 직진성이 매우 높은 라이다를 사용한 거리 측정 시스템이나 최근 심우주 통신에도 사용되고 있는 레이저 통신 시스템은 대역폭도 커서 대용량의 데이터 전송이 가능하며 직진성이 높아 도청이나 재밍이 어려움. 단점도 있는데, 직진성 때문에 위치 파악이 힘든 경우 정렬이 필요하고 다대다 통신이 어려움.
레이저를 활용해서 적의 광학 센서들을 교란할 수도 있음. DIRCM은 적외선 추적 미사일을 교란할 수 있고 정교한 광학 시스템을 갖고 있는 광학 망원경은 이런 상대적으로 약한 레이저를 비추는 것 만으로도 민감하고 취약한 센서를 태워버릴 수도 있음. 적의 레이저를 과열시키는 데도 사용 가능함.
채프와 플레어 같은 경우 지구에서와 동일하게 적외선이나 레이더를 교란하는 데 사용될 수 있음. 미사일의 센서 크기는 아무리 커 봤자 10cm 수준일 것이고, 해상도가 낮아 충분히 강한 열원을 발사할 수 있다면, 미사일을 쉽게 속일 수 있음.
전략적인 수준으로 가면 빛의 속도에 따른 신호 지연도 큰 문제가 되는데, 다른 행성계와의 통신 같이 신호 지연이 최소 20분 이상인 경우, 공격 결심이 상부의 의도와는 관계 없이 이뤄질 수 있으며, 교란 신호에 매우 취약해지고, 달과 같이 몇 초 수준이더라도 무장 유도와 데이터 링크 등에 이러한 점을 반영해서 작전을 짜야 할 것임. 따라서 비동기 전송과 Delay Tolerence Network 등이 필요하며 현지 자율 또는 계산에 따른 판단을 하는 교리가 필요함.
또한 전자전을 사용해서 미사일의 효율을 대폭 높일 수 있음. 전자전 교란 미사일과 스텔스 미사일, 일반 미사일을 조합해서 탐지와 방어 체계에 혼란을 주고 DIRCM 장착 드론과 같이 돌입시켜 적외선 감지 센서를 포화시키는 등 다양한 응용이 가능함.
전투함의 역할과 설계
1. 역할에 따른 분류 개인의 생각에 따라 갈릴 수 있는 부분이지만, 우주 공간은 매우 넓고, 매우 큰 공간을 구역을 나눠 적절히 분담하기 위해서는 커다란 전함 한 척이 아닌 교대 가능하고 한 번에 여러 구역을 지킬 수 있는 다수의 전투함이 필요하다 생각함.
또, 그런 다수의 주력함도 다가오는 모든 위협에 대처하기 어렵고 주력함이 다수더라도, 해당 구역에서는 그 전투함이 가장 강한 물리력일 수 있으며 이동하는 데 매우 많은 시간과 연료(= ΔV)가 소모되는 데다가, 행성 또는 위성 등의 천체에 의해 관측이 제한될 수도 있고, 잃는다면 작전에 큰 방해가 될 수 있음. 따라서 더 작은 단위의 전투력인 드론을 사용하는 것이 이상적임. 적의 예상 공격 경로에 요격 드론을 배치해 방어하고, 소수의 정찰 드론과 큐브샛으로 감시, 정찰 가능 범위를 크게 늘리는 것이 중요하다고 생각함.
따라서 다양한 역할을 수행 가능한 현대 구축함과 비슷하게 레이저를 탑재하고 다가오는 다양한 위협을 식별하고 무력화 가능한 구축함과 호위함, 무거운 미사일들을 다수 들고 다니면서 구축함에 부족한 대함 능력을 지원해주고, 일선의 함선들에게 정찰 드론이나 요격 드론 지원이 가능한 아스널쉽, 드론-미사일 복합 스트라이크 패키지를 보낼 수 있는 드론모함, 행성 간 이동 등 많은 ΔV가 필요할 때 연료 보급이 가능한 군수지원함, 대형 레이더와 광학 망원경을 탑재하고 다니며 다양한 위치에서 탐지 및 추적과 통신 지원이 가능한 조기경보 및 통신지원함이 필요할 것이라고 예상해 보았음.
2. 구축함, 호위함
따라서 구축함과 호위함은 다양한 위협에 대응하여 다른 전투함을 지키는 역할을 해야 함. 미사일, 드론, 가속력이 높은 연안 고속정 등 모든 위협에 대비하기 위해 먼 거리에서도 효율적이며 다목적으로 사용 가능한한 강력한 레이저를 장착하고 다수의 CIWS와 다목적 미사일을 갖고 있는 레이저 전투함이 필수적임.
이 그림에서 만든 레이저 구축함은 250MW 레이저를 장착하여 장거리 요격, 대함 모두 가능하고, 4개의 24MW CIWS 레일건, 64셀의 다목적 KKV 등으로 무장하였음.
또한 티타늄 카바이드 핵 섬광 실드, 케블라, 탄화규소, 탄소섬유 등으로 이루어진 경사 장갑과 다중 충격 실드, 바나듐강 장갑대로 전면에서 핵, 레이저, 물리 발사체 등을 방어하고, 측면에서도 레이저와 고속-소형 탄환을 방어하도록 설계했음. 3m/s^2 정도의 높은 가속력을 낼 수 있어 피격을 회피하는 기동을 하는 것도 가능함. CIC을 두 개로 나누고 작은 연료통을 주변에 둘러서 장갑 관통 시에도 생존력을 최대화하였음. 함대에서 가장 밝게 빛나며 적외선 센서들의 집중을 받는 함선이자, 모든 것을 요격하거나 전장 상황에서 가장 먼저 집중 타격을 받을 가능성이 높은 함선임.
3. 아스널쉽
핵미사일 128셀과 다목적 KKV 128셀, 레이저 요격 드론 5대를 장비하였고, 위의 구축함처럼 생존성 설계나 장갑을 두껍게 두르지는 않았지만, 높은 가속력과 ΔV, 대형 플레어 등으로 공격을 회피하거나 저궤도에서 미사일을 날리는 데 최적화하였음. 보조 발전기를 달아서 주 발전기를 끄고 행성/위성의 알베도를 이용하여 숨을 수 있음.
4. 드론모함
기관포 드론 300대, 레이저 요격 드론 40대, 드론 급유기 5대를 탑재하고, 9km/s라 는 많은 ΔV를 주변 함선과 드론에게 나눠줄 수 있음. 장갑은 없다시피하고 생존성 설계가 되어 있지 않아 2선에서 함대 방공과 드론을 지원하는 역할에 맞춰져 있음.
레이저 드론은 다가오는 미사일, 드론 등의 위협을 탐지하고 요격하는 역할을 하고
기관포 드론은 적 주력함을 타격하는 용도로 미사일과 같이 사용될 수 있으며
드론 급유기는 드론들의 작전 반경을 넓혀주거나 드론 재사용을 더욱 용이하게 만들어줌.
이렇게 우주 버전 항공모함처럼 작동할 것으로 예상할 수 있음.
5. 조기경보, 통신지원함
천체에 의해 가려지거나 스텔스 등을 사용해서 찾기 어려운 경우, 이런 우주선들이 도움을 줄 수도 있음. 또, 이동식 통신 노드 역할로 함대를 지휘할 수도 있고, 시간 지연 등에서 오는 정보 불균형을 해결하는 수단이 될 수도 있다고 생각함.
탐지: 우주선을 냉각하는 스텔스 기술을 쓰지 않는다면 행성계 수준에서는 충분히 감지할 수 있으며, 행성 또는 위성의 궤도에서 특별한 기동을 하지 않았다면 이미 정확한 위치와 속도를 탐지당했을 확률이 높음. 따라서 적의 탐지 시설을 사보타주하거나 속이는 과정이 반드시 필요하며, 감시용 정찰위성을 궤도에 충분히 뿌려놓아야 함.
접촉, 기동: 각자의 탐지 수단을 무력화하는 과정에서 첫 전투가 벌어질 것임. 궤도를 계속 바꾸며 미래의 위치와 속도 예측을 무력화해 미사일 유도를 막고 더 유리한 궤도 모양과 반지름, 경사각 등으로 이동하여 미사일 전투에 대비해야 함.
교전 1: 가장 싸고 빠르게 물리력을 투사 가능한 수단인 미사일이 가장 먼저 들이닥칠 것임. 이에 대비해서 레이저 요격 드론과 요격용 핵미사일을 전진배치하고 미사일-드론 스트라이크 패키지를 구성해서 적의 공격 능력을 최대한 낮춰야 함.
교전 2: 미사일이 거의 다 소모되었다면, 구축함 등 주력함들이 레이저 사거리로 접근해서 포격전을 벌여야 함. 아군의 함포 구성을 고려해서 빠르게 치고 빠지는 기동을 할 것인지, 느리게 레이저로 지질 것인지를 결정해야 함.
철수: 교전 시 대부분의 ΔV를 소모하였을 것으로 예상되므로 남은 ΔV를 이용하여 연료를 공급받고 탈출하거나 해당 행성/위성계 또는 특정 궤도를 통제하여야 함. 불가능하다면, 우주에 떠다니는 관짝이 될 것임.
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