우주 전투 및 방어에 사용되는 센서(Sensors for use in Space Combat and Defence)




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태양계의 초기 행성간 시대부터 우주선은 전시에든 평시에든 공격을 받아왔다; AT 71년 최초의 무방비 우주선이 AML(Aryan Morningstar League)에 의해 파괴된 직후 적대적인 행동을 경고하기 위해 다양한 탐지 시스템이 도입되었다. 이러한 시스템은 처음에는 지구 접근 천체 탐지 레이더의 확장판이었지만, 공격의 정교함이 증가함에 따라 많은 새로운 기술이 도입되었다. 대부분의 센서 시스템은 나노역병 시기에 파괴되었지만, 분열된 태양계가 복구를 위 몸부림치면서 곧 새로운 시스템이 구축되었다.


새로운 식민지 행성마다 라이벌 우주선 또는 적극적으로 적대적인 불량 AI일 수 있는 새로 도착한 우주선를 감지할 수 있는 센서 시스템을 설치할 것이 권장되었다; 그물자리 제타 2(Zeta 2 Reticuli)의 식민지는 감지 능력이 부족해 '지기(Ziggy)'라는 개체에 의해 손실되었다. 그러나 진정한 성간 전투는 파괴적인 제국 전쟁이 일어나기 전까지는 대규모로 발생하지 않았고, 곧 모든 문명화된 행성계에는 정교한 센서 네트워크가 구축되었다.



능동 센서(Active Sensors)

3차원 공간에서 원거리에 있는 작고 넓은 간격으로 퍼진 물체를 감지하려면 복사파를 방출하고 그 결과 생겨나는 반사를 기록하는 것이 가장 효율적이다. 능동 센서는 위상 배열 레이더 또는 라이다(lidar) 시스템(가장 쉬우며 미들테크), 하드론, 중성자 또는 중성미자(울트라테크)를 쓰고 고해상도 표적 식별에 사용된다. 능동 센서는 추진기가 활성화되지 않은 선박을 추적하는 데 사용되며, 단거리에서 기본 센서 시스템으로도 쓰인다. 능동 센서가 표적을 탐지할 수 있는 범위보다 훨씬 더 넓은(먼) 범위에서 보이게(들키게) 될 수 있기 때문에 '능동으로 전환'을 결정하는 것은 중요한 전술적 선택이다. 중요한 위치에 대한 손상을 방지하기 위해 능동 센서는 소모품인 송신기를 중요한 수신기 및 지휘 센터와 분리해놓은 바이스태틱 시스템이어야 한다.


레이더(Radar) 시스템은 광학 센서보다 조리개 합성 정확도가 훨씬 낮은 마이크로파 전자기 방사선을 사용하기 때문에, 일반적으로 센서 드론에 방출기와 감지기를 배치하는 전략이 사용된다. 이렇게 하면 훨씬 더 높은 해상도를 제공하고 밝은(눈에 띄는) 무선 방출이 제어 선박으로부터 멀리 떨어져 있게 된다.


라이다(Lidar) 시스템은 종종 가시광선보다 짧은 파장을 사용하며 태양계와 같은 일정 공간 내의 모든 물체를 홀로그래픽적으로 기록하는 데 사용할 수 있다; 파장이 짧을수록 먼지와 같은 나노군집을 감지하는 데 더 효과적인데, 나노군집은 일반적으로 그 움직임 패턴으로 구분할 수 있다. 도플러 효과로 물체의 상대 속도를 판단할 수 있다.


강입자(Hadron) 또는 중간자 스캐닝(meson scanning)은 해상도는 더 높지만 매우 높은 에너지 출력과 울트라테크 장비가 필요하며, 지능을 지닌 선체가 쉽게 탐지할 수 있다.


중성미자 스캐닝(Neutrino scanning)은 더 은밀하고 에너지가 낮지만 일반적으로 해상도가 매우 낮으며 반드시 탐지 대상에서 제외되는 것은 아니다(역주: 상대적으로 은밀하다지만 안 걸리는 건 아니란 말). 울트라테크 중성미자 센서는 해상도가 상당히 우수하지만 널리 사용되지는 않는다. 중성미자 스캔을 위한 수신기는 부피가 클 수 있지만, 달이나 행성에 효과적으로 숨길 수 있다.



수동 센서(Passive Sensors)

능동 센서 방출기는 EMP 또는 레이저와 같은 기타 빔 무기의 표적이 될 수 있다; 넓게 흩어져 있는 수동 센서의 구름을 찾아 파괴하는 것은 훨씬 더 어렵다. 문명화된 행성계에서는 어떤 종류의 센서 어레이에서 그리 멀리 떨어져 있지 않을 가능성이 높다; 행성계의 자원과 자신을 방어하는 데 관심이 있는 정치체나 존재는 외행성계에 수백만(또는 수십억 또는 수조) 개의 패시브 센서 플랫폼을 심어 놓을 것이다. 이 플랫폼은 상대적으로 저렴하고 은밀하며 어떤 주파수든 방사하는 우주선을 매우 잘 포착할 수 있다.


센서의 각도 분해능(서로 떨어져 있는 두 물체를 서로 구별할 수 있는 능력)은 관측되는 방사선의 파장과 센서의 조리개 직경에 따라 달라진다. 파장이 길수록 센서의 조리개 직경이 커야 디테일한 해상도를 얻을 수 있다.


센서가 수집하는 방사선의 양 또한 중요한데, 물체가 분해되지 않더라도 반사되거나 방출되는 방사선을 점 광원으로 감지할 수 있다. 따라서 센서가 큰 것이 여러모로 바람직하다. 안타깝게도 센서가 클수록 발각되기도 더 쉽다.


방어되는 행성계에서 사용되는 패시브 센서 구름은 탐사중인 또는 적대적인 우주선의 능동 탐지 시스템 사용을 효과적으로 배제해낸다. 우주선의 수동 센서 어레이는 적외선에서 가시광선 범위에서 작동하는 망원경 또는 초점장 어레이(focal field arrays, 전파 망원경에서 광학 시스템의 초점에 배치하는 초점면 어레이focal-plane array를 말하는 것이거나 그 변종인듯?) 세트로 구성되는 경우가 많다. 저해상도, 저감도 스코프의 전구(전방향) 세트는 가능한 모든 표적을 추적하는 데 사용된다(일반적으로 이러한 어레이는 몇 AU 떨어진 핵융합로의 폐열을 감지할 수 있음). 표적 추적 및 식별은 숫자는 적지만 더 대형인 망원경(일반적으로 50cm 크기 범위이지만, 대형선의 경우 2m까지, 거주구 실린더의 경우 더 클 수 있음)으로 수행된다.


OASIS(광학 조리개 합성 이미징 시스템Optical Aperture Synthesis Imaging System) 또는 다른 형태의 간섭관측기(interferometer) 어레이는 상세한 표적 식별 및 이미징을 수행할 수 있는 거리를 늘릴 수 있다. 그러나 추진기 시스템 작동으로 인한 진동으로 인해 가속하지 않는 우주선에서만 사용해야 하는 제한이 있다. 우주선은 수동 센서 구름을 배치할 수 있지만, 데이터 통신이나 자세 조정에서 발생하는 우발적인 방사선에 의해 탐지될 수 있다.


군함에는 두 번째 유형의 중요한 센서인 X-선 망원경(X-ray Telescope)이 있다. 작동 중인 핵융합 추진기는 약 1억 켈빈의 온도의 플라즈마를 방출한다. 이 추진기 후연의 초기 냉각은 X-선 방출에 의해 이루어지며, 핵융합 영역에서도 X-선이 방출된다. 펄스 또는 연속 핵융합 추진기는 테라와트의 전력을 생산하며, 반물질 또는 전환 추진기는 몇 배 더 많은 전력을 생산할 수 있으며, 이 중 대부분은 X-선 또는 극자외선으로 방출된다. 고온의 추진기 후연의 탐지에 더불어, X-선 열량 측정은 추진기 구조 및 반응 조건에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이러한 데이터는 선박의 선급(또는 추진기 설계)을 식별하는 데 도움이 될 수 있다. X-선 망원경에 사용되는 원통형 거울은 근광학 망원경에 사용되는 거울보다 품질이 훨씬 떨어지기 때문에, X-선 검출기는 사격 제원을 얻는 데에만 제한적으로만 사용할 수 있다.


중성미자 검출기(Neutrino Detectors)는 핵융합, 반물질, 전환 추진기 및 일부 종류의 무반동 추진기(reactionless drive)에서 나오는 방출을 감지할 수 있지만, 일반적으로 매우 거대한 건축물이며, 곧잘 소행성이나 행성에 숨기곤 한다. 소형의 우주선 탑재 버전은 일반적으로 해상도가 낮고, 페페펩 전투(battle of Pehhpepep)에서와 같이 디코이용 중성미자 방출기에 의해 혼동될 수 있다.


포워드 질량 탐지기(Forward mass detectors)는 정보화 시대의 구루(권위자, 전문가)인 로버트 포워드(Robert Forward) 박사가 개발했기 때문에 그렇게 불린 것이지, 후방을 탐지할 수 없기 때문에 그렇게 불린 것이 아니다 (역주: 전방 질량 탐지기라고 번역하면 오역이란 말). 이 탐지기는 원격으로 물체의 질량을 감지하고 판단할 수 있으며, 특히 뉴트로늄(neutronium: 중성자로 만들어진 가상의 물질) 또는 특정 종류의 무반동 추진기 우주선을 감지하는 데 유용하다.


신 초전도 양자 간섭 장치(New Superconducting Quantum Interference Devices, NeoSQuID)는 여러 종류의 자기 및 중력 이상 현상을 감지할 수 있으며, 특히 행성 스캔에 유용하다. 적대적인 우주선은 행성의 대기, 바다, 고리 시스템, 심지어 태양의 광구 내부에 숨어 있을 수 있으며, 질량 탐지 및 스퀴드 기술로 찾아낼 수 있는 경우가 많다.


중력파 탐지기(Gravitational Wave detectors)는 먼 거리에서 다양한 종류의 가속도를 감지할 수 있는 센서로, 대부분의 무반동 추진기의 특이한 흔적을 감지할 수 있지만, 보이드 쉽(Void Ships)은 종종 탐지를 피할 수 있다는 소문이 있다. 가속하지 않는 상대론적 속도로 움직이는 물체도 중력파 센서로 감지할 수 있다. 중력 간섭관측기(Gravitational Interferometers) 문서도 참조하라.


바이오센서(Biosensors)와 화학센서(chemosensors)는 행성계 전체에 배치하여, 센서가 없다면 감지되지 않을 생물학적 및 나노 기술 활동을 탐지할 수 있다; 이러한 소형 무기는 종종 센서 어레이에 대항해 배치되어, 공격의 예비 단계로서 해당 시스템에 고장을 일으킬 수 있다.


패시브 센서는 식별이 가능한 범위보다 훨씬 더 먼 거리에서 표적을 추적할 수 있다. 핵융합 로켓의 후연은 매우 선명하게 보이기 때문에 군함은 대부분의 시간을 무동력 궤도에서 보내거나, 훨씬 낮은 출력으로 보조 추진기를 사용하여 가속하거나, 짧은 순간만 가속한다. 핵융합/반물질/전환 추진기는 스텔스가 더 이상 중요한 요소가 되지 않을 때(즉, 적 함선과 적극적으로 교전할 때)에만 사용된다.


탐지를 더 어렵게 만들기 위해 공격하는 함선은 선체를 능동 스텔스 물질로 덮을 수 있다. 모든 전함은 모종의 미메틱(mimetic, 형상 모방)/카멜레온 선체를 갖지만, (함선이 너무 멀고 작아서) 탐지 거리에서는 방어자의 시야에서 별을 가릴 가능성이 거의 없기 때문에 단순한 검은색 코팅만 하면 된다. 물론 적이 수동 센서를 사용하여 내 함선의 열 신호를 찾지 않는다고 가정할 경우에 한해서이며, 열 탐지를 할 경우 검은색 코팅은 더 많은 열을 방출하기 때문에 눈에 띄게 만들 수 있다.


우주선은 본질적으로 냉각이 어렵고, 반응로의 출력이 높아야 하므로 많은 열을 방출해야 하며, 그렇지 않으면 (시스템이 과열되거나 우주선이 실제로 녹는 등의) 문제가 매우 빠르게 발생하며, 설령 반응로와 다른 모든 열원을 끄더라도 우주 마이크로파 배경 복사(CMBR) 온도까지 냉각해야 하는 문제가 여전히 존재하며, 상대방의 기술이 정보화 시대의 기술 수준에 불과하더라도 아주 작은 온도 변화도 감지할 수 있기 때문에 어려움이 있다. 다양한 기술 수준에서 다양한 냉각기(Chiller) 기술을 사용할 수 있으며, 일부는 다른 기술보다 더 효율적이다.


고급 에너지 관리를 통해 폐열을 방어 위치에서 다른 먼 방향으로 단일 빔으로 방출할 수 있는데, 성간 우주 공간에서는 이 빔이 눈에 띄지 않지만 행성계의 먼지 구름에서는 더 분명하게 드러날 수 있다.


다수의 능동 또는 수동 센서를 무력화하기 위해 천천히 팽창하는 입자로 이루어진 매우 차가운 구름을 방출하는 상대론적 발사체가 컨버 앰비와, 나중에 메타소프트에서 사용되기도 했다. 이 빠르게 움직이는 구름은 공격에 앞서 형성되며, 전체 과정은 수 년 또는 수십 년이 걸린다. 때로는 상대론적 함대가 전투 당사자 간에 평화가 합의된 후에 도착하는 바람에 다시 적대 행위를 시작한 일도 있다.




https://www.orionsarm.com/eg-article/4a31153929c9e


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