基于近未来空间运载技术的一些描述

编者按:本文作者在自己的科幻作品《脑机单章番外·存在即合理号星际间武装飞船观摩录》中对星际间武装运输飞船的外形、内部设计、功能等有着详细、逼真的描写,让作品硬核了不少。在这篇文章中,作者对于近未来空间运载技术和相关的飞行器给出了自己更为详细的设想。虽然这些想法并非严格意义上的科普,但对于大家创作科幻作品,尤其是类似高达、新世纪福音战士、星战前夜等科幻作品具有一定的参考价值。

第一点:人类还是那个人类,就打公元4000年,两千多年的发展,人类并不会有太大的科技进步,至少不会出现什么曲速,折跃 etc。

第二点:人类的发展,早晚会耗尽化学燃料【主要是石油】,所以如果不突破核聚变反应堆发电技术那么就只能被迫转回核裂变反应堆发电技术,而可供核裂变的重原子终究量很小。所以要么突破核聚变,要么……可能就会回到木材内燃机?

基于以上两点:就是人类文明想发展,就只有核聚变一途。 займ 20000 срочно без отказа

但是:其实【可控】的核聚变,未必一定需要外表面常温,即使外表面常温,也未必一定需要绝对稳定:说太多会可能表现得我太不专业,毕竟我不是核物理出身。

想过三个方式,就说一个吧:核爆内燃机【自己脑补V12发动机】,用电磁体约束较大当量核聚变爆破冲压材料【磁体】保证覆盖燃机内缸,然后缸内用高压最低核聚变爆当量推动活塞做功。嗯……很冲动,很大胆的想法,却只要完成材料学就立马能够实现核聚变反应堆【或许直接叫爆破内燃机好了】。

然后就是核聚变实现以后的问题:人类实现核聚变以后根据核聚变的方式不同,可能需要的是HE-3(1)氦-3,是氦的同位素之一,元素符号为3He。它的原子核由二颗质子和一颗中子所组成。是稳定同位素。其相对丰度是0.000137%。[1]一般相信,月球表面的风化层(表皮土)富含着大量的氦-3。或者是H-2、H-3 。

所以当人类需要的是HE-3时,开发月球就是一个急不可待的事情。但是还好,将自动化无人设备按几十吨一批送上月球,只需要火箭就行,当然其实用电磁投射技术然后补充火箭喷射也可以节省燃料而且可以用上更清洁的燃料【液氢之类的】。

所以到这一步,就是人类太空开发的第一个节点:月球基地开发阶段,这里有个分歧点,就是人类的核聚变技术是不是能够在无人机械环境下稳定发展的。如果不稳定,那么月面基地、太空船坞的想法就没法实现。如果稳定,那么就可以转向阿西莫夫的【基地三部曲】中的设定。

如果不能稳定发展高能量的无人工厂系统,那么人类就得回到重型广域(2)同步轨道平台或者太空城的同步轨道太空站【天空平台也好,妈妈船也好,反正超巨大那种】。

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因为只有同步轨道【拉格朗日点(3)拉格朗日点(Lagrangian point)又称平动点(libration points)在天体力学中是限制性三体问题的五个特殊解(particular solution)。就平面圆型三体问题,1767年数学家欧拉根据旋转的二体引力场推算出其中三个点(特解)为L1、L2、L3,1772年数学家拉格朗日推算出另外两个点(特解)为L4、L5。例如,两个天体环绕运行,在空间中有五个位置可以放入第三个物体(质量忽略不计),使其与另两个天体的相对位置保持不变。理想状态下,两个同轨道物体以相同的周期旋转,两个天体的万有引力在拉格朗日点平衡,使得第三个物体与前两个物体相对静止。】才能以最少能量稳定这么重的太空船。不过有一点,既然是拥有核聚变反应堆核心的同步轨道太空站,那么其对应的赤道城市就算核污染很低也基本上是辐射区了。所以地面的核聚变中心型同步工业城市本身应该是全覆式的。然后预设电磁投射加速轨道【十公里直径的低温超导环状轨道以及其他不同配送需求的弹射轨道】。

唉,配套工业城能说的太多了,真写都够写个几万字文章了。

而且工业城有地面磁反重力接收场,大概在2公里直径上下吧。它可以用来接收同步轨道投送下来货仓并转运【注意此货仓大多数为液态氘氚所以对于安全度还是有需求,比如提前放减速伞等等】。

为什么一定要有同步轨道太空站,因为你在地面搞超重的星舰不现实,超重的质量对抗地球引力需要超大的推力,而推力大到一定程度就会产生几何性的连锁反应【你把一亿吨重量送上太空怕不是要几千万吨当量级核弹连续爆炸,材料扛不扛得住?】

而同步轨道太空站,作为太空城市,太空船坞,太空货物中转站等,算是人类建造重型太空船的基础。理智却戏剧性的是,同步轨道太空站并不是人类用于登月与建立月面基地的中转站,而且还有很多资源需要月球提供【毕竟从月球运送和从地球运送矿物比甚至可能能量需求更小】。

这个时候人类应该发展出第一种行星间船只——蟑螂级,嗯力大砖飞(4)网络用语:只要推力大,板砖飞上天。 米格25很好的诠释了这句话,它空重25吨,能飞3.2马赫,为了应付高速带来的高温,使用不锈钢打造的方形机体。的代言人,我直接放图好了

基于近未来空间运载技术的一些描述

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简单暴力却有效的月面登陆与起飞型货船,因为不需要对抗大气,而且对抗引力很小,所以化学燃料喷射粒子加小型核裂变反应堆加热粒子喷射就好,运载体积理论上50米X20米X10米左右【剩下一半空间是燃料】。

然后地球方面主要提供精密零件,精密设备,自动化生产机械,同步轨道太空站人员的衣食住行。但是同步轨道太空站的绝大部分质量的金属材料可以由月球提供然后太空站精炼成可用材料用于建设。

当人类有了同步轨道太空平台以后,地-月之间的货物运输会得到一次极大的提升,从而导致一次地球的能源丰富期,之后会不会导致人类懒惰那就是人类自己的事情了。

而维护同步轨道太空平台会从难到易用时100-200年,尤其是发电核心会从加粒子核裂变变成核聚变,从而让同步轨道太空平台真正成为永续式太空平台。

当人类做好了一切准备以后,浪漫的火星建设就会开始。其实火星的资源价值并不大,非要说有什么价值也就是战略价值?毕竟采集小行星这个事本身不怎么靠谱。剩下的无论什么矿物,什么能源都不值得到那么远的距离去运输。

但是火星还有一个好处,就是可以让地球的分裂团体自行开发火星去【所以我设定里让原美国以及北约去了火星】

而开发火星,需要一种大推力的列车式运载单位所以蜈蚣级光荣的出现了。用一节头部,一节推进部,若干节燃料部,若干节接驳部去挂载拉动大量火箭式空投货仓或者蜈蚣级货运飞船到拉格朗日轨道投放货仓的设计也是无可奈何之举。

基于近未来空间运载技术的一些描述

不过长达150米,截面可以到20米半径的动力部,以及甚至可以到16节的接驳节让蜈蚣级成了第一个重型货运飞船。因为到达火星并不需要突破小行星带,所以对装甲的要求很小。所以蜈蚣级并不需要多厚重的装甲,但当人类对于氢氦资源短缺时候,就会想到一个遍布气体的星球:木星。

然而实际上的大航程,以及火木之间的小行星带【实际上碰撞几率没那么高】导致人类要么望而却步,要么用曾经发展过的大炮重甲强行突破,要么走黄道外轨道,而黄道外轨道会脱离太阳引力场,更会导致了出入黄道的能量消耗【具体怎么算我也不清楚了】。作为一个太空船,如果你背负的质量全用于燃料,那你的货运意义何在呢?所以E=1/2MV2,S=VT,以增大速度为手段导致新时代叠加装甲的巨型货运飞船—巨兽级武装货运飞船应运而生。

有了巨兽级,就有了能够将一半质量投送到木星卫星的能力,而自动机械和远程信息接收和中断指令操控【不发指令维持原操作,发指令中断原操作,优先新指令后再执行原操作】会让投送的设备变成可用的基地,这些东西在开发月球,开发火星时候就已经应该成熟了。

而有了木卫基地以后,两个个初期基于蟑螂级,后期基于巨兽级货运飞船设计出来的轻量化氘氚氦筛选转运飞船【河豚级,鲸鱼级】就可以考虑在木卫上兴建,然后进行木星大气提炼工作。

脚注

脚注
1 氦-3,是氦的同位素之一,元素符号为3He。它的原子核由二颗质子和一颗中子所组成。是稳定同位素。其相对丰度是0.000137%。[1]一般相信,月球表面的风化层(表皮土)富含着大量的氦-3。
2 同步轨道平台或者太空城
3 拉格朗日点(Lagrangian point)又称平动点(libration points)在天体力学中是限制性三体问题的五个特殊解(particular solution)。就平面圆型三体问题,1767年数学家欧拉根据旋转的二体引力场推算出其中三个点(特解)为L1、L2、L3,1772年数学家拉格朗日推算出另外两个点(特解)为L4、L5。例如,两个天体环绕运行,在空间中有五个位置可以放入第三个物体(质量忽略不计),使其与另两个天体的相对位置保持不变。理想状态下,两个同轨道物体以相同的周期旋转,两个天体的万有引力在拉格朗日点平衡,使得第三个物体与前两个物体相对静止。
4 网络用语:只要推力大,板砖飞上天。 米格25很好的诠释了这句话,它空重25吨,能飞3.2马赫,为了应付高速带来的高温,使用不锈钢打造的方形机体。

原创文章,作者:山上高川,如若转载,请注明出处:https://www.0gsf.com/archives/7743

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