Sensors for use in Space Combat and Defence

태양계에서의 초기 행성간 시대(Interplanetary Age) 이후부터 우주선들은 전시와 평시 모두에서 공격을 받았다. AML이 71 A.T.에 최초의 무방비 선박들을 파괴한 직후, 적대 행위를 미리 알릴 여러 탐지 체계가 도입되었다. 이러한 시스템들은 처음에는 지구 근접 천체 탐지 레이더의 확장이었지만, 공격의 정교함이 증가함에 따라 많은 새로운 기술들이 활용되기 시작했다. 대부분의 센서 시스템들은 나노역병 시기에 파괴되었지만, 분열된 태양계가 회복을 위해 고군분투하면서 새로운 시스템들의 망이 곧 구축되었다. 새 식민지 세계마다 새로운 도착자, 경쟁 기업 선박, 적극적으로 적대적인 불량 AI를 탐지할 센서 체계를 갖추는 것이 현명했다. 제타 2 레티쿨리의 식민지는 부적절한 탐지로 인해 '지기'라는 존재에게 잃어버렸다. 그러나 실제 항성간 전투는 파괴적인 제국 전쟁(Empire Wars)가 발생하기 전까지는 대규모로 일어나지 않았으며, 곧 모든 문명화된 항성계는 정교한 센서 네트워크를 갖추게 되었다.

능동 센서

3차원 공간에서 멀리 떨어져 있고 넓게 분산된 물체들을 탐지하는 가장 효율적인 방법은 방사선 펄스를 방출하고 그로 인한 반사를 기록하는 것이다. 능동 센서 가운데 가장 단순한 것은 위상 배열 레이더와 라이다 체계로, 중급 기술 수준에서 쓰인다. 더 발전한 형태로는 강입자, 중간자, 중성미자 스캐너가 있으며 이는 초기술에 속한다. 이들은 고해상도 표적 식별에 쓰인다. 능동 센서는 추진 장치가 작동하지 않는 선박을 추적하는 데 쓰이며, 그래서 근거리에서는 주요 센서 시스템이다. '능동 모드로 전환'하는 결정은 중요한 전술적 선택인데, 센서 시스템이 표적을 탐지할 수 있는 거리보다 훨씬 더 먼 거리에서 가시화되기 때문이다. 핵심 시설이 피해를 입지 않게 하려면 능동 센터는 쌍안정식이어야 한다. 즉, 소모성 송신기를 핵심 수신기와 지휘 센터에서 떨어뜨려 놓아야 한다.

레이더 시스템은 마이크로파 전자기 방사선을 사용하며 광학 센서보다 개구 합성을 위한 정확도가 훨씬 덜 필요하므로, 일반적인 전략은 방출기와 탐지기를 센서 드론에 배치하는 것이다. 이렇게 하면 해상도가 훨씬 높아지고 강한 전파 방출원을 모선에서 멀리 떨어뜨릴 수 있다.

라이다 시스템은 더 짧은, 종종 가시광선 파장을 사용하며, 예를 들어 태양계와 같은 부피 내의 모든 물체의 홀로그램 기록을 생성하는 데 사용할 수 있다. 먼지 같은 나노스웜을 탐지하려면 파장이 짧을수록 좋다 - 이들은 일반적으로 이동 패턴으로 구별할 수 있다. 도플러 효과는 물체의 상대 속도를 결정할 수 있다.

강입자 또는 중간자 스캔은 해상도가 더 높지만, 매우 높은 에너지 출력과 초기술 장비가 필요하며, 지능형 선체가 쉽게 탐지할 수 있다.

중성미자 스캔은 더 은밀하고 에너지 소모도 적지만, 대체로 해상도가 매우 낮고 들키지 않는 것도 아니다. 초기술 중성미자 센서는 합리적으로 좋은 해상도를 제공할 수 있지만, 널리 사용할 수 없다. 중성미자 스캔을 위한 수신기는 부피가 클 수 있지만, 위성이나 행성에 효과적으로 숨길 수 있다.

수동 센서

능동 센서 방출기는 EMP 또는 레이저와 같은 다른 빔 무기의 표적이 될 수 있다. 광범위하게 퍼진 수동 센서 구름을 찾아서 파괴하는 것은 훨씬 더 어렵다. 문명화된 항성계에서는 어떤 종류의 센서 배열로부터 그리 멀지 않을 가능성이 높다. 스스로와 태양계의 자원을 방어하는 데 관심이 있는 모든 정치체나 존재는 외곽 항성계에 수백만 또는 수십억 또는 수조개의 수동 센서 플랫폼을 뿌려놓을 것이다. 이들은 비교적 저렴하고, 은밀하며, 어떤 주파수에서든 방사선을 내는 선박을 탐지하는 데 매우 뛰어날 수 있다.

센서의 각도 해상도는 관측되는 방사선의 파장과 센서 개구의 직경에 달려 있다. 파장이 길수록 세부 사항을 해상하기 위해 센서 개구의 직경이 더 커야 한다.

또 하나 중요한 요소는 센서가 수집하는 방사선의 양이다 - 물체는 해상되지 않더라도 반사하거나 방출한 방사선 덕분에 점 광원으로 탐지될 수 있다. 따라서 더 큰 센서가 여러 면에서 바람직하다. 불행히도 크기가 클수록 위치를 찾기가 더 쉽다.

방어된 항성계에서 사용하기 위한 수동 센서 구름은 탐사 또는 적대적 우주선의 능동 탐지 시스템 사용을 사실상 불가능하게 만든다. 우주선의 수동 센서 배열은 종종 적외선에서 가시광선 범위에서 작동하는 망원경 세트 또는 초점 필드 배열로 구성된다. 저해상도·저감도 망원경을 넓게 깔아 가능한 표적을 전부 추적한다. 이런 배열만으로도 수 AU 떨어진 핵융합 원자로의 폐열을 잡아낼 수 있다. 표적 추적 및 식별은 더 적은 수의 더 큰 망원경(일반적으로 50cm 크기 범위이지만 주요 선박의 경우 최대 2m까지; 거주 실린더의 경우 훨씬 더 크다)에 의해 수행된다.

OASIS(광학 개구 합성 이미징 시스템) 또는 다른 형태의 간섭계 배열은 상세한 표적 식별 및 이미징이 수행될 수 있는 거리를 증가시킬 것이다. 그러나 작동 중인 추진 시스템이 일으키는 진동은 가속하지 않는 선박에 간섭계를 쓰는 일을 제한한다. 우주선은 수동 센서 구름을 배치할 수 있지만, 데이터 통신이나 자세 조정으로 인한 우발적인 방사선에 의해 탐지될 수 있다.

전함에는 두 번째 유형의 중요한 센서가 있다: X선 망원경이다. 작동하는 핵융합 추진기는 약 1억 켈빈 온도의 플라즈마를 방출한다. 이 추진 플룸의 초기 냉각은 X선 방출에 의한 것이며, X선은 융합 영역에서도 방출된다. 펄스형이든 연속형이든 핵융합 추진기는 테라와트급 전력을 내며, 반물질(Amat) 또는 변환 추진(Conversion drive)기는 그보다 몇 자릿수나 더 큰 출력을 낼 수 있다. 그 에너지의 대부분은 X선이나 극자외선으로 나타난다. 고온 추진 플룸을 탐지하는 것 외에도, X선 열량측정은 추진 기하학과 반응 조건에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이러한 데이터는 선박의 등급(또는 추진 설계)을 식별하는 데 도움이 될 수 있다. X선 망원경에 사용되는 원통형 거울은 근광학 망원경에 사용되는 거울보다 품질이 훨씬 낮으므로, X선 탐지기는 사격 해결책을 얻는 데 제한적으로만 사용된다.
Pehhpepep 전투에서처럼 미끼 중성미자 방출기가 혼란시킬 수 있다.

포워드 질량 탐지기는 뒤를 볼 수 없어서가 아니라 정보화 시대의 대가인 로버트 포워드 박사가 개발했기 때문에 그렇게 불린다. 이 탐지기는 원격으로 물체를 감지하고 질량을 결정할 수 있으며, 특히 중성자물질(Neutronium)이나 특정 종류의 무반동 추진(Reactionless drive) 우주선을 탐지하는 데 유용하다.

신형 초전도 양자 간섭 장치 (NeoSQuIDs)는 다양한 종류의 자기 및 중력 이상을 탐지할 수 있으며, 특히 행성 스캔에 유용하다. 적대적인 우주선은 행성 대기, 해양, 고리계, 심지어 항성의 광구 내부에 숨을 수 있다. 질량 탐지와 squid 기술로 이런 은닉처를 찾아내는 경우가 많다.

중력파 탐지기는 먼 거리에서 다양한 종류의 가속을 탐지할 수 있는 센서이며, 대부분의 무반동 추진의 독특한 신호를 탐지할 수 있다. 다만 공허선들(Void Ships)는 종종 탐지를 피할 수 있다는 소문이 있다. 가속하지 않는 상대론적 속도로 움직이는 물체도 중력파 센서로 탐지될 수 있다. 중력 간섭계를 참조하라.

생체 센서와 화학 센서는 시스템 전체에 배치되어 그렇지 않으면 탐지되지 않을 수 있는 생물학적 및 나노기술 활동을 탐지할 수 있다. 이러한 소형 무기는 종종 센서 어레이에 대해 배치되어 공격 전 예비 조치로 시스템적 고장을 일으킨다.

수동 센서는 식별이 가능한 거리보다 훨씬 먼 거리에서 목표를 추적할 수 있다. 핵융합 로켓의 플룸은 너무나 명확하게 보이기 때문에 군함들은 대부분의 시간을 무동력 궤도에서 보내거나, 훨씬 낮은 출력의 보조 추진기를 사용하여 가속하거나, 짧은 폭발로 가속한다. 핵융합/반물질/변환 추진은 은폐가 더 이상 중요한 요소가 아닐 때(즉, 적 함선과 적극적으로 교전할 때)만 사용된다.

탐지를 더 어렵게 만들기 위해 공격 우주선은 선체를 능동 은폐 재료로 덮을 수 있다. 모든 군함은 어떤 형태의 의태/카멜레온 선체를 가질 것이지만, 그 거리에서는 그 거리라면 단순한 검은색 코팅만으로도 충분하다. 우주선이 너무 멀고 작아 방어자의 시야에서 별을 가릴 가능성이 없기 때문이다. 물론 적이 당신의 우주선의 열 신호를 찾기 위해 수동 센서를 사용하지 않는다고 가정할 때 그렇다. 그런 경우 검은색 코팅은 더 많이 복사하게 만들어 눈에 띄게 할 것이다.

우주선은 본질적으로 냉각을 유지하기 어렵다. 반응로는 높은 출력을 내야 하므로 많은 열을 뿜고, 이를 복사로 버리지 않으면 우주선은 금세 문제를 겪는다. 계통 과열에서 선체 용융까지 갈 수 있다. 반응로와 다른 모든 열원을 차단하더라도 우주 마이크로파 배경 복사(CMBR)의 온도로 우주선을 냉각해야 하는 문제가 여전히 있다. 왜냐하면 상대방의 기술이 정보화 시대 기술과 동등하더라도 매우 작은 온도 변화도 감지할 수 있기 때문이다. 다양한 기술 수준에서 다양한 Chiller 기술을 사용할 수 있으며, 일부는 다른 것보다 더 효율적이다.

고급 에너지 관리 체계는 폐열을 방어 위치에서 먼 곳으로 단일 빔 형태로 방출하게 해 준다. 성간 공간에서는 빔이 명확하지 않지만, 태양계의 먼지 구름에서는 더 명확할 수 있다.

콘버 암비와 나중의 Metasoft는 능동 또는 수동 센서의 대규모 어레이를 무력화하기 위해, 천천히 팽창하는 매우 차가운 입자 구름을 방출하는 상대론적 발사체를 사용하기도 했다. 이 빠르게 움직이는 구름은 공격 편대보다 앞서 진행되며, 전체 과정은 효과를 발휘하는 데 수년 또는 수십 년이 걸린다. 때때로 상대론적 함대가 전투원들 사이에 평화가 합의된 후 도착하여 다시 적대 행위를 시작하기도 했다.