宇宙战舰如果在外太空建造，而且不要求进入行星，外形最适合什么形状？
宇宙战舰如果在外太空建造，而且不要求进入行星，外形最适合什么形状？ 这时候就要再次搬出《Children of a Dead Earth》这个最真实的宇宙战舰模拟游戏了。这个游戏完全使用现实中已有的技术来设计宇宙战舰，应该非常适合回答这个问题。http://pica.zhimg.com/v2-5391ad94abcab6338efe2b743ebf9255_r.jpg?source=1940ef5c
1，散热
首先，很多人在设想宇宙战舰的时候，都忽略了很重要的一个问题，那就是散热！
热力学第二定律：不可能从单一热源吸热，使吸收的热完全变成有用功，而不引起其他变化。宇宙战舰需要强大的武器系统，这就需要大量的能量。所以宇宙战舰上需要搭载强劲的发电机。根据热力学第二定律，也就必然大量的废热，必须要考虑散热问题。
所有不需要散热的宇宙战舰都属于第二类永动机。
在地球上，航空母舰和核潜艇在海中航行，使用海水散热；飞机、坦克在空气中运行，使用空气散热；核电站通常都建设在水边，有像粗烟囱一样巨大的冷却塔。但是，宇宙空间是真空的，热传导和热对流都不能进行。宇宙就像一个巨大的真空保温瓶。唯一的散热办法就只有热辐射，也就是宇宙战舰必须使用散热片！
不要以为现实中的航天器没有散热片。国际空间站、美国航天飞机其实全都有面积巨大的散热板。
航天飞机在太空中为什么必须一直舱门大开？因为它的舱门内壁其实是散热片！
http://picx.zhimg.com/v2-6eb710b74fccb93ac7056b82538093de_r.jpg?source=1940ef5c
国际空间站上的这些板子，除了太阳能电池板之外，那些平行于阳光照射方向或处在阴影中的板子便是散热片。
所以，用符合现实物理规律设计的宇宙战舰，也必须搭载足够的散热片。
Major Diarrhia甚至还专门发明了一个“散热片奖”，颁发给所有考虑了散热问题的科幻飞船设计
《阿凡达》是典型的硬科幻，“创业之星”飞船使用反物质作为能源，依然需要两片巨大的散热片，烧得通红。
有一点需要知道，散热效率和温度的四次方成正比，散热温度越高效率越好。但是必须注意，不同工作温度的设备，需要分别采用不同的散热片进行散热。因为，如果将不同温度的设备接入同一散热回路，那么热量会从高温部件传向低温部件，工作温度较低的部件不但无法散热，反而会被其他设备加热！
2，装甲
宇宙战舰要能够承受敌方武器的打击，装甲肯定是必不可少的。在体积一定的情况下，球形的表面积最少。但是，球形并不是最好的选择。
第一，宇宙战舰有火箭推进器，通常就装在尾部，这里肯定不能被装甲遮盖起来，因此是有前后之分的。第二，作战时通常不会全方位遭受打击，敌人也是按轨道移动，肯定是从某一个主要方向攻过来，因此并不需要全方位防护的球形装甲。第三，核动力推进器、核反应堆发电机这些部分会产生核辐射，不利于战舰内人员的健康，因此人员舱和反应堆、推进器之间需要防辐射板的隔离，因此内部结构也应该是有前后之分的。第四，球形虽然是表面积最小，但并不是横截面积最小的形状，宇宙战舰为了避免被敌方炮火击中，应该让横截面积尽可能小。
因此，宇宙战舰的主体外观应该是近似圆柱形的结构，外面是比较平滑的装甲层。当然，倾斜装甲肯定也是有效的，近似圆锥形或者炮弹形也是不错的选择，在船头对敌的姿态战斗，自己的横截面积最小，装甲的倾斜角度最大。
不要忘了刚才说的散热片。散热片是通过热辐射实现散热的，散热效率和面积成正比，如果被装甲遮挡肯定会影响散热效率，因此散热片无法覆盖厚重的装甲，应该平行于面向敌人的方向安置，以保证更小的横截面积。当然，在宇宙战舰的设计中，也要考虑将散热片留有冗余，以便在被摧毁一部分散热片的情况下依然能有足够的散热功率。
综上所述，宇宙战舰的典型外观大概是这个样子：
http://picx.zhimg.com/v2-572ce99039ecce9c1cedb1944f69d34a_r.jpg?source=1940ef5c
以导弹和磁轨炮为主的宇宙战舰
以大功率激光炮为主炮的宇宙战舰
采用侧面向敌战术，将散热片安装在装甲背面的战舰
<hr/>再稍微介绍一下《Children of a Dead Earth》这个模拟游戏。
Children of a Dead Earth
https://www.zhihu.com/video/1171969296937959424
可以说这是现今最真实的宇宙战舰设计游戏，里面采用的一切技术和材料都是真实存在的。最有趣的是，里面的推进器、发电机、各种炮塔武器等模块，它们的性能都不是凭空编出来的，而是根据设计采用的材料和各项参数计算生成的。自己设计模块的时候，不需要懂得实际的原理，只需要给出各个部件使用的材料和尺寸规格，游戏就会按照现实中的物理公式，自动计算出你设计的这个部件的性能。
设计核反应堆
设计一个核反应发电机，需要配置燃料棒、控制棒的材料和尺寸，冷却剂的选择，冷却泵的材料、尺寸、转速，热电偶的材料和尺寸等。每个部分都有数十种现实存在的材料可选，每种材料都有不同的密度、受力强度、耐热程度、价格等参数。将各个参数进行优化搭配才能做出性价比最高的部件来。
设计推进器
设计核动力推进器，除了设计核反应堆的参数之外，还要设计燃烧室的尺寸，调整喷嘴的材质、角度、长度、厚度，还有转动机构的材质和尺寸。综合这些就可以获得推进器的推力和喷射速度，以及转动速度等性能参数。
http://pica.zhimg.com/v2-61870279604c638480f3e5f9ed8eb157_r.jpg?source=1940ef5c
设计轨道炮
设计磁轨炮，可以调整炮管材料、长度、厚度、口径，设置子弹的材料、重量、尺寸，电容器的材料和尺寸，装填机构的功率，设置炮塔的装甲材料厚度，炮塔转动机构的材料和尺寸。综合这些参数，就可得炮塔的初速、精度、炮塔转速等性能。
此外，载人舱、散热片、推进剂罐等部件也都可以自行设计，还有导弹和弹头、无人机等。
战舰设计
将各种所需部件组合在一起，外面包上装甲，就可以搭建出完整的宇宙战舰。
<hr/>其他考虑到散热片的宇宙战争游戏：
Starfighter Inc.
网络游戏《Starfighter Inc.》中的宇宙战舰，尾部的主反应堆带有四片巨大的散热板，前部的磁轨炮等武器也都带着小小的发着红光的散热片。
Attack Vector: Tactical
回合制战棋游戏《Attack Vector: Tactical》中的宇宙战舰，也采用了尾部安装散热片的设计。需要注意的是，上图是一种冗余设计，这样密集的散热片之间会互相辐射到，实际上和4片十字形布置的散热片的散热效率是差不多的。这么多散热片就是为了在被打坏一部分之后仍然有足够的散热功率。
大概率长这样
在里面挖几个地道，做几个机库，就能作为一颗隐蔽性极高和耐操的星舰。感觉有点像当今时代的核潜艇？？？ 蘑菇，确切说是金针菇。
蘑菇头向敌。
图省事的话可以设计一款无围壳的潜艇换了发动机直接打上去用（
基于以下条件
非warp、时空泡、空间置换等超·科幻范畴，仅以亚光速范围内甚低速段（恒星系内作战）为讨论基础。
理由如下
1：交战距离空前加大、索敌距离由于3k宇宙背景辐射而同样空前加大。因此所谓“迂回绕侧”在同等技术条件下难以实现。绕三天赶不上人家一个姿控。
2：长管型船体便于将最重要的载员舱、发动机、设备置于重重叠叠的结构、护甲保护之下，反正蘑菇头向敌。
3：长管形船体便于将磁轨炮的轨道、粒子炮的真空管、激光炮的反射腔沿着船体长轴安装在船体内，安全性更高，加速段更长，威力更大。
利用光速的定向能（激光）打坏布置于船头的综合光电雷达系统，亚光速的粒子炮对附加设备进行持续照射破坏，距离拉近到一定程度后齐射磁轨炮，用冈钉（划掉）高速实心弹丸对结构和脆弱的主舱室一锤定音。
4：蘑菇头上方便安装各种雷达、光学的天线、镜头阵列。
5：对于此种蘑菇对喷的战斗非常重要的侧向机动喷口可以安装在船体全长范围内。
6：乘员舱八成是深海舱，全体隔热服泡在冷媒里，设备发热在进入交战状态后由另外的冷媒吸收，到达吸收极限后通过贯穿船体全长的管道运抵侧向机动发动机用于应急侧向机动。
船体大小决定了发动机的大小，决定了电子设备、光学设备的孔径大小。因此，ASM、舰载机的突袭在全波长综合巡天光学设备阵列和船体主反应堆推动的定向能CIWS面前就是闪亮缓慢的一颗星。
更大的船体！更多的MAC轨道！更密的真空管！rua！！！
嗯？怎么感觉有点像艾玛族的泰坦……你也是馒狗？！（划掉） 曾经有人造了个圆盘战舰，结果一开炮就转圈圈。太空里的战舰也会面临一样的问题，稍微受点儿力就会转起来。这意味着第一，船型要沿着主引擎的纵向延伸，确保质量集中在主引擎的推力方向上，免得推力大的几个主引擎稍微有点儿力量不平衡飞船就自己转起来了。
第二，辅助引擎用来调整姿态，因为辅助引擎的推力不可能太大，所以需要比较大的力臂来调整姿态，这意味着辅助引擎需要安装在远离质心的位置上。
综上，太空战舰一样会造成沿着主引擎的方向长梭梭的，可能还有点儿扁（方便沿主引擎推力轴向翻身，有更大的平面来布置外部设备）。不会出现很多不规整的形状，球形也不太合适，除非球形飞船沿着主引擎轴向以外的区域质量密度都特别小（也就是很多区域是空的）那既然如此，为什么还要造成球形呢？又不是居住用的，需要那么大的空间来营造氛围。
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我一开始举例说圆盘战舰开炮就转圈，并不是说太空战舰也要用舰炮，只是以此说明需要考虑受力不平衡的问题，就好比太空战舰的主引擎，尽量布置集中，然后让战舰的质量也尽量集中在主引擎推力的轴向上。很多人认为只要引擎的推力合力通过飞船质心就行了，这种想法是错的。因为大功率的引擎的推力并不是和纸面上标注的一丝一毫都不差，也不是完全精确调整的。另一方面，奇形怪状的飞船虽然能确定质心，但因此会多增加很多不必要的计算，实际建造出来的东西和纸面上的是有差距的，造出一条天生就不停跑偏的飞船，时时刻刻都靠姿态引擎维持前进方向么？而且质量和外形不集中在轴向上，那无论是装载货物弹药，还是后期改装，都会带来很大的麻烦，不管是加东西，还是减东西，都得沿着轴向对称着来。
关于太空战舰用什么武器。
第一，以现代的技术，甚至是没有出现颠覆性科技的未来来看，很可能是没有主炮。原因很简单，距离远的时候，主炮第一个被否掉的就是激光。消耗同样的能量，激光造成的破坏是远小于动能武器的，而且在太空中会出现远距离上激光扩散的问题，地月测距的时候，一束激光照到月球上，就扩散成1公里直径的光斑了，还有什么杀伤力可言？即使近距离，也容易由于相对速度太快，难以保持对同一点的持续照射，这些因素加起来，会导致同样科技条件下，激光对战舰根本无法破防的尴尬。动能武器也会遇到同样的问题，距离远了，目标稍微有点儿加速或拐弯就没法集中目标。
那距离近的时候呢？激光依然面临同样能耗下，威力远远小于动能武器的情况，而加大功率则面临严重的散热问题，当你解决了这个散热问题后，意味着材料学非常发达，那对方就能做出防御力远高于激光武器的装甲来。实际上现代就面临的是这种情况，现代技术造出来的激光武器，根本打不动同样现代技术造出来的装甲，只能打打无人机和导弹，甚至导弹要是自转速度快点儿，激光武器连导弹的外壳都打不动。美军上舰了一个激光武器，然而这个激光武器是用来替换近防炮的，而且演示的时候就是找了个吉普车来，一炮打穿了吉普车的引擎盖。然而你给我一把弓箭都能射穿汽车引擎盖，所以这武器也就只能打打无人机和导弹了。
可能会有人说将来技术会更先进，然而技术更先进的情况下难道装甲就不更先进了？整个人类历史上，同时代的武器哪怕刚诞生的时候，都是武器威力远超同时代的防御，最差也是和防御持平，原因很简单，消耗同一个级别的能量，集中在小范围内的破坏力，远比同样级别能量用在大面积的防御上强。装甲的生产过程，其实也是人类操纵能量来生产的，而搭载装甲的动力也是要能量来驱动的。这导致对能量同样的使用能力下，提高破坏力总是比提高防御力容易，而且往往是破坏力超前于防御力发展。像激光炮这种武器刚诞生威力就远落后于同时代防御的，恐怕是人类历史上第一次。
最后，激光的后效很差，对于一艘船来说，主装甲上打一个孔根本不算什么。很多人觉得工业上激光切割钢板很厉害，其实和坦克的穿甲弹一比连提鞋都不配，坦克穿甲弹能瞬间打穿半米以上的钢板，激光击穿半米的钢板需要多长时间？穿甲弹击穿钢板后立刻造成后效伤害，激光击穿钢板后稍微偏离一点儿角度或位置，就毫无后效可言。更不要说拿坦克炮来打军舰，军舰主装甲被穿个孔毫无感觉。哪怕是现在的空间站，也不是穿个孔就被摧毁了。
动能武器如果做主炮，就会面临另一个问题，后坐力会导致战舰翻滚，所以要么主炮只能沿主引擎推力轴向布置，开炮就后退；要么就干脆只侧向，开炮就平移。然而距离太远了当然毫无威胁，因为动能大炮的炮弹速度太慢，实际上远距离上炮弹速度比不上导弹，因为导弹可以自己持续加速；距离太近了，主炮的炮口转速会跟不上对方战舰的角速度。很多人可能没意识到，太空里两艘战舰交战的相对速度可能远远高于炮弹的炮口速度，一个只能沿轴向或者侧向布置，不能大幅调整炮口指向的大炮，根本没法拦截目标。
所以以现在技术的发展趋势来看，即使以后技术更先进了，在没有出现颠覆性物理理论之前，主战武器除了选导弹/鱼雷外，没有其他方案，至于激光，并没有超出现在的物理理论，所以技术怎么进步，主炮也轮不到激光上场。另一方面，很多人印象里炮弹飞得更快，然而实际上导弹飞得比炮弹快。一个比炮弹更快，没有后坐力、还能自己转弯跟踪目标的武器，除了弹药单价、发射速度和弹药体积，其他方面的指标都是碾压炮弹的的。
最可能出现的武器配置，其实是“主炮”用导弹，近防武器选电磁炮。近防武器口径小，后坐力小，安放在飞船外围一圈，选电磁炮的首要原因，其实是弹药体积最小，不用抛壳，射速快，其次才是弹药飞行速度快。
那按这个需求设计出来的宇宙战舰是什么样的呢？
美剧《无垠的太空》（也有叫《浩瀚苍穹》）
这里面主角开的火星护卫舰就是上述标准下设计出来的，长梭梭的，稍微有点儿扁，周围一圈电磁炮作为近防，主要武器是鱼雷。
其实这部美剧里面，小到护卫舰，大到战列舰，都是这个配置，主战武器就是鱼雷，近防靠电磁炮，没有其他选择。唯一的例外是这部剧里面的外星病毒搞出来的两艘飞船，一艘是小行星改的，是个不规整的球形，另一艘是个水母的形状。然而外星病毒用的是可以随意操纵惯性的引擎，换句话说就是随意修改物体的质量了，那当然弄成什么形状都无所谓。
现在物理理论下，太空作战怎么打，这部美剧就描写得很清楚。太空里很重要的一点是，飞船只有加速度的概念，没有最高速度的概念，这导致双方的相对速度非常快，而且交战距离非常远，这部剧里面战舰躲在木星土星的几个卫星之间交战都算中等距离，主角飞船靠几个卫星的遮挡溜过火星军队的封锁线，算是从鼻子底下溜过。远距离交战呢，地球直接从地球上发射导弹，拦截小行星带附近外星病毒搞出来的小行星飞船。
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那么，什么样的技术条件下，能出现主炮呢？倒是有个现成的游戏《质量效应》三部曲。里面有个技术就叫质量效应，这个技术带来了两件东西，第一个是超光速引擎，飞船可以直接超光速飞行到任何位置，而且这个过程中没法被攻击，相当于跃迁，也就是可以直接跳到你脸上；另一个是质量效应武器，可以把炮弹的质量减少到接近零，然后用粒子加速器加速到接近光速打出去。这种情况下，射击距离不会太远，而炮弹的飞行速度接近光速，后坐力还比较小，还不用担心炮弹像激光一样扩散了，这才能作为太空战舰的主炮使用。
同时在《EVE》里面也是一样的（除了飞船常规航行有最大速度限制），飞船可以跃迁，交战都是直接跳对方脸上，最大交战距离不超过250公里，而且炮弹都自带跃迁功能，这种情况下主炮才有存在的意义。 我是觉得这个可能性非常多，毕竟我们都不知道宇宙战争真正需要的是什么。
如果宇宙战争里信息最重要，也许最强的战舰就是个往外伸着一堆传感器的球，大概像个海胆。
如果宇宙战争里速度最重要而且推进器越大飞船速度越快。那么推进器长什么样，战舰就什么样。那些武器、指挥室什么的只不过是推进器上的小凸起。
如果宇宙战争里物质运输最重要，也许所谓的战舰就是个可以无限拓展的大架子，里面塞上各种物资(ಡωಡ)
如果宇宙战争里战斗单位的数量最重要，那就无所谓单个战舰是什么样了，从宏观角度看一个战舰（群）就像一片尘埃云。
如果到了太空仍然口径就是真理，那整个战舰恐怕就是个大炮管子，说不定和哈勃望远镜差不多(ಡωಡ)
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