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第376章 复杂的星际飞船体系

作者:道韵生本书字数:K更新时间:
    启明星一号的整体框架完工后,工程指挥部召开了为期七天的封闭会议。


    参会者不仅有蓝星联盟的高层领导,还有各系统的总工程师,副总工程师,以及一线技术骨干。


    超过三千多人挤在一个临时改造的会议厅里,对着全息屏幕上的飞船剖面图,一项一项地敲定接下来的建造顺序。


    别觉得这三千多人就很多。


    事实上,为了这个人类的世纪大工程,整个人类联盟,动用的人力,多达数千万。


    注意,这还是直接参与的人员。


    那些中间参与的人,更是多达数亿。


    可以说,整个人类社会,整个蓝星世界,都在围绕着此工程转。


    所以,这3000多人,绝对没有一个是简单的。


    起码都是一个方面的领军人物,领导者。


    ——


    具体的会议内容就不再细说。


    会议第三天,一份名为《启明星一号内部系统建造优先级方案》的文件正式出炉。


    第一优先级:生命维持系统。


    理由最简单:没有生命维持,其他系统建得再好,人也上不去。


    第二优先级:能源系统。


    没有能源,所有系统都是摆设。


    第三优先级:推进系统。


    飞船的核心功能,必须优先保障。


    第四优先级:导航与通讯系统。


    飞船要飞出去,还得飞回来,还得和蓝星保持联系。


    第五优先级:防护系统。


    宇宙不是善堂,辐射,微陨石,温度剧变,每一样都能要命。


    第六优先级:生活系统。


    人要在飞船上生活几个月甚至几年,不能只靠营养膏和睡袋。


    第七优先级:工作系统。


    科研设备,采矿设备,维修设备,飞船不是只用来载人的。


    第八优先级:仓储系统。


    物资储备,备件储备,应急储备,有备无患。


    第九优先级:冗余系统。


    所有关键系统的备份,单独列为一个优先级,穿插在其他系统之间完成。


    第十优先级:调试与测试。


    系统建完了不算完,得能协同工作。


    这个优先级方案,挂在指挥部最显眼的位置。


    张远说:“谁要是敢跳过前面的系统先搞后面的,自己跳进真空室。”


    没有人笑。


    因为所有人都知道,这不是玩笑。


    生命维持系统的总工程师是周明慧。


    这个名字,五年前还默默无闻。


    五年后的今天,已经是整个航天界公认的顶尖专家。


    但此刻,她面对的是职业生涯中最大的挑战。


    闭环生态系统。


    这不是旧时代空间站那种“带够水、带够氧、带够食物”的模式。


    那种模式,支撑三个月就是极限。


    启明星一号要去火星,单程一个月,往返加停留,至少半年,甚至好几年。


    半年时间,几千名船员。


    需要的氧气,水,食物,是一个天文数字。


    如果全部带上去,飞船一半的空间都得装物资。


    所以必须闭环。


    氧气循环:船员呼出二氧化碳,通过某种方式转化为氧气。


    水循环:每一滴汗,每一滴尿,都要回收净化,重新使用。


    食物循环:不能只靠储备,得在飞船上种点什么。


    周明慧的方案,用了整整三年时间才敲定。


    氧气循环系统:


    采用改良版的藻类反应器。


    不是那种巨大的透明水箱,而是模块化的,可以嵌入舱壁的平板式反应器。


    每一块平板只有两厘米厚,一平方米大小,里面培养着经过基因编辑的螺旋藻。


    这种螺旋藻的光合效率是普通植物的十倍,对光照强度的要求却只有十分之一。


    它们不需要太阳,只需要LED灯。


    灯的能量来自核聚变反应堆,完全不成问题。


    数十万块平板,分布在飞船各个舱室的墙壁上,总面积超过十万平方米。


    别觉得多,其实很合理。


    因为面积是算在上下左右,各个大小空间里的,所以有这么多。


    预计足够为数万人提供所需的全部氧气。


    水循环系统:


    采用七级过滤加蒸馏的组合方案。


    第一级:物理过滤,去除大颗粒杂质。


    第二级:活性炭吸附,去除有机污染物。


    第三级:反渗透膜,去除溶解盐类。


    第四级:紫外线消毒,杀灭微生物。


    第五级:蒸馏,彻底净化。


    第六级:矿物质添加,让水变得适合饮用。


    第七级:臭氧保鲜,防止储存过程中二次污染。


    整个系统全自动运行,回收率达到99.7%。


    也就是说,船员喝下去的水,最后只有0.3%会损耗在实验,清洁等无法回收的环节。


    食物循环系统:


    这是最难的。


    飞船上的空间有限,不可能种传统作物。


    周明慧的团队花了两年时间,筛选了三千多种植物,最后选定了一种:改良型多年生树形稻谷。


    这种树形稻谷,相当于一种果树。


    本小章还未完,请点击下一页继续阅读后面精彩内容!只要长成,就能源源不断的产出稻谷,就像水果一样。


    一亩地,一年的产出,理论上能达到8000公斤。


    但缺点也不是没有。


    那就是前期需要时间成长。


    最少三年,才能达到结出果实的地步。


    从第四年开始,每年都能产出稻谷,一直不停。


    直到50年后,进入衰败期,60年左右枯萎。


    而且,味道也一般。


    这个植物,是蓝星联盟这几年的农业黑科技成果之一。


    如今正好合适。


    蓝星联盟有试验田,今年正好有大批的成熟体。


    拿出一部分迁到星际飞船上,可行。


    经过特殊处理,可以做成数百种食物。


    除了这个,还有数十种辅助作物:一种高蛋白的藻类,一种富含维生素的微型蔬菜,一种可以用来调味的香草,等等。


    这数十种作物,足够提供船员所需的所有营养。


    种植区被设计成多层立体结构,每一层都有独立的LED光源和营养液循环系统。


    总种植面积只有五千平方米,但年产量相当于传统农田的五十倍。


    周明慧在方案最后写了一段话:


    “这套系统,理论上可以无限期运行,只要能源不断,人就不会渴死,饿死,憋死。”


    “但它有一个弱点:任何一环出问题,都可能导致连锁反应。”


    “所以,必须有三套备份。”


    “三套。”


    具体怎么搞,这里不再细说。


    ——


    然后,就是能源系统的总工程师叫科瑞达。


    五十岁,沉默寡言,一辈子只干一件事:核聚变。


    旧时代,他在托卡马克装置上耗了二十年,亲眼看着那东西从实验走向实用。


    新纪元,他主持设计了蓝星上第一座商用核聚变电站。


    现在,他的任务是:把十二座核聚变反应堆,塞进一艘飞船里,且完美运行,联通整个非常。


    这是一个体系,细节多如牛毛,普通人无法想象。


    比当初的光刻机都要复杂百倍,千倍。


    要知道,核聚变在地上和天上,完全是两码事。


    在地上,反应堆可以做得很大,可以配几十吨重的屏蔽层,可以有专门的技术团队二十四小时维护。


    在天上,每公斤重量都要精打细算,屏蔽层要尽可能薄,维护要靠机器人,而且一旦点火,就得连续运行几个月不能停。


    他的方案,前后修改了三十七版。


    采用球形托卡马克设计,比传统的环形托卡马克更紧凑,磁场效率更高。


    直径只有三米,却能输出五百兆瓦的热功率。


    十二座反应堆,总热功率六千兆瓦。


    这个数字,相当于新时代一座都市圈城市的用电量。


    能量转换系统:


    核聚变产生的是热能,热能要转换成电能,才能驱动飞船。


    传统的汽轮机太笨重,他用的是磁流体发电技术。


    高温等离子体直接通过强磁场,产生电流。


    没有运动部件,效率更高,体积更小。


    一套磁流体发电系统,重量只有汽轮机的十分之一,效率却高出好几倍。


    能量分配网络:


    十二座反应堆,不是各自为政,而是联网运行。


    主控计算机根据各系统的实时需求,动态调整每一座反应堆的出力。


    需要加速时,十座堆全功率运行。


    需要休眠时,只保留一座堆低功率运行,其余堆进入待机状态。


    分配网络采用三重冗余设计:三条独立的总线,三条独立的控制系统。


    任何一条出问题,另外两条自动接管。


    热管理系统:


    核聚变产生的废热,必须排出去。


    在太空中,散热只能靠辐射。


    郭震设计了六组大型散热翼板,总散热面积达到一万平方米。


    当飞船不需要加速时,翼板展开,把废热辐射到宇宙空间。


    散热翼板的材料是新型碳晶复合材料,厚度只有两毫米,却能承受一千度的高温。


    备份方案:


    十二座反应堆,本身就是冗余设计。


    即使八座同时故障,剩下的四座也能维持基本运行,让飞船安全返回蓝星。


    除此之外,还有一套独立的应急能源系统:三百组固态氢燃料电池。


    平时不用,关键时刻可以支撑飞船运行三十天。


    他在会议上只说了一句话:


    “这套系统,够人类飞到冥王星。”


    没有人反驳。


    因为所有人都知道,他说的是真的。


    推进系统的总工程师是郑重。


    他花了五年时间,从原型机走到最终版。


    最终版的推进器,高一百五十米,重八千吨,是整艘飞船上最大的单体设备。


    它的核心,是一个直径五米的核聚变反应腔。


    燃料是氦-3,取自月球。


    反应产生的高温等离子体,通过强磁场约束,从喷口高速喷出。


    推力:三十五万千牛。


    这个数字意味着什么?


    意味着启明星一号可以以1g的加速度持续加速。


    小主,这个章节后面还有哦,请点击下一页继续阅读,后面更精彩!在地球上,1g就是正常重力。


    在太空中,1g意味着飞船里的人可以像在地面上一样站立,行走,不会失重。


    连续加速一个月,飞船的速度可以达到光速的百分之五。


    每秒一万五千公里。


    郑重在测试报告里写了一段话:


    “三百次点火测试,累计运行时间超过五千小时,所有数据都在设计范围内。”


    “它准备好了。”


    ——


    导航系统的总工程师叫赵海平。


    三十八岁,是几个总工里最年轻的。


    他的任务,是让飞船在几千万公里的航程中,不偏航,不迷路。


    导航系统:


    采用分段航行算法,不是全程计算,而是一段一段算。


    飞船起飞后,先算第一段的航线。


    这一段航程大约三天,引力变化可以精确预测。


    飞到这一段终点,停下来,用所有算力计算下一段。


    如此重复,直到抵达目的地。


    这种算法的好处是:算力需求大大降低,精度反而更高。


    导航基准采用三重参照:恒星定位,脉冲星定位,蓝星信标。


    三者互为备份,任何一个失效,另外两个也能维持导航精度。


    通讯系统:


    距离越远,通讯越难。


    到火星最近的时候,信号单程需要三分钟。


    最远的时候,需要二十分钟。


    传统无线电不行。


    频率太高,衰减太快。


    频率太低,带宽不够。


    赵海平用的是激光通讯。


    不是普通激光,是经过特殊调制的量子激光。


    理论上,带宽可以达到每秒十吉比特,足够传输高清视频和大量科学数据。


    激光通讯的问题是对准太难。


    几千万公里外,要把一束激光打回蓝星,精度要求相当于从一万公里外射中一枚硬币。


    赵海平的解决方案是:自适应光学系统。


    飞船上的发射器会根据蓝星信标的反馈,实时调整激光的方向。


    调整频率达到每秒一万次,确保光束始终对准接收站。


    深空导航网络:


    光有飞船上的系统不够,蓝星上也要有配套。


    赵海平主持建设了深空导航网络,由三十七座大型射电望远镜组成,分布在全球各地。


    这些望远镜联网运行,可以精确测量飞船的位置和速度,误差不超过一米。


    测量数据通过量子加密通道传回飞船,作为导航系统的修正依据。


    赵海平在内部会议上说:


    “这套系统,能让飞船在几千万公里的航程中,误差不超过一百公里。”


    “一百公里,听起来很大,但在宇宙尺度上,相当于在地球上瞄准一枚硬币。”


    但还是不够,这个系统,会在后面的研究中,逐渐加强,优化。


    让误差更小。


    ——


    防护系统的总工程师叫陈默。


    名字叫默,人很沉默。


    开会的时候,他可以一整天不说话。


    但只要开口,说的都是关键问题。


    他的任务是:让飞船和人在宇宙中活下来。


    辐射防护:


    宇宙中最危险的,不是真空,是辐射。


    太阳风暴,银河宇宙射线,甚至飞船自己的核聚变反应堆,都在产生辐射。


    长期暴露,轻则增加癌症风险,重则当场死亡。


    陈默的方案是:十二层防护。


    第一层:主动电磁场。


    在飞船周围生成一个强磁场,偏转带电粒子。


    这层防护不需要厚度,只需要能量。


    第二层到第十一层:十层复合材料。


    活钢-碳晶基体,中间夹着高含氢材料。


    氢原子能有效吸收中子辐射和中高能粒子。


    第十二层:内层装甲。


    钛合金板,厚五毫米。


    这是最后一道防线,挡住那些穿透前面十一层的漏网之鱼。


    十二层加起来,总厚度只有三十厘米。


    但在模拟测试中,可以把辐射剂量降到蓝星上水平的三分之一。


    当然,这并没有计算飞船的外壳防护层,那可不是区区30多厘米能解决的。


    微陨石防护:


    宇宙中到处都是微陨石,速度高达每秒几十公里。


    一粒沙大小的陨石,就能击穿普通金属板。


    陈默的方案是:双层铠甲加自动修复。


    外层是牺牲层,厚度五毫米,专门用来挨打。


    被击穿后,问题不大,还有内层顶着。


    内层是活钢材料,具有自修复功能。


    被击穿后,材料会自动生长,填补缺口。


    修复速度取决于损伤大小,小的几分钟,大的几天。


    效果其实并不好,但只要有人为干预,还是很可以的。


    两层之间,是传感器网络。


    每秒扫描飞船表面一次,发现撞击立即定位,判断损伤程度。需要修复的,启动修复程序。不需要修复的,记录在案,供后续分析。


    温度防护:


    飞船在太空中,向阳面温度高达一百多度,背阳面低至零下一百多度。


    小主,这个章节后面还有哦,请点击下一页继续阅读,后面更精彩!没有防护,金属都会热胀冷缩到变形。


    陈默的方案是:主动热控系统。


    飞船表面覆盖着一种特殊材料,可以调节红外发射率。


    需要散热时,发射率调高。


    需要保温时,发射率调低。


    内部还有一套流体循环系统,把热量从热的地方带到冷的地方,实现全船温度均衡。


    陈默在方案里只写了一句话:


    “这套系统,能让飞船内部的温度,始终保持在20到25度之间。”


    “不管外面是多少度。”


    ——


    生活系统的总工程师叫温静。


    她是几个总工里唯一的女性,也是唯一一个把“舒服”当成技术指标的人。


    “飞船不是实验室,是人的家。”


    她经常这么说:“人舒服了,才能好好工作。”


    她的方案,让很多工程师觉得浪费空间。


    但最后,杨牧还是拍板:按她的做。


    居住舱:


    数千名船员,不可能每人一个单间。


    但也不能像旧时代潜艇那样,几十人挤在一个舱里。


    温静的设计是:四人一个舱室。


    每个舱室十二平方米,四张床,四个储物柜,一张桌子,一个卫生间。


    床可以折叠,桌子可以升降,储物柜嵌在墙里。


    空间不大,但够用。


    而且每个舱室都有窗户,不是真正的窗户,是高清显示屏,实时显示飞船外部的摄像头画面。


    想看星空就看星空,想看蓝星就看蓝星。


    餐饮区:


    三个餐厅,每个都可以容纳两千人同时就餐。


    不是吃营养膏那种就餐,是真的吃饭。


    正餐,想吃什么都有,当然,前提是有储备,能生产。


    还有咖啡,茶,果汁,用回收水做的,但经过处理,和蓝星上的没什么区别。


    娱乐区:


    健身房、图书馆、全息影院、游戏室。


    不是摆设,是真的要用的。


    几个月的航程,没有娱乐,人会疯。


    温静特别设计了一个观景舱,位于飞船最前端,有一个巨大的弧形玻璃窗,不是真正的玻璃,是透明装甲,强度足够抵御微陨石。


    船员可以站在那里,看着星空,看着蓝星越来越远,看着火星越来越近。


    医疗区:


    一个小型医院,有手术室,病房,药房,康复室,等等。


    医生是远程的。


    蓝星上的专家通过全息影像参与会诊。


    但手术机器人是实体的,可以执行精细操作。


    药房里储备了各种常见病,意外伤的药品和器材。


    还有三台自动医生,船员自己操作,可以完成常规检查和简单治疗。


    心理支持系统:


    这是温静最得意的设计。


    飞船上有一个人造生态空间,里面是森林,海滩,草原,花海,等等。


    虽然很小,只有不到2000平米。


    船员可以在里面散步,跑步,发呆,假装自己还在蓝星上。


    还有一个宠物舱,猫,狗,鸟,等等。


    船员可以摸它们,和它们说话,玩耍。


    温静在方案审查会上说:


    “这些东西,看起来浪费空间。”


    “但它们能让船员保持良好的心理状态。”


    “状态好,工作效率高,不容易出错。”


    “不出错,就是对飞船最大的保护。”


    审查会沉默了三秒。


    然后杨牧说:


    “通过。”


    ——


    工作系统也非常重要。


    飞船上有三十七个实验室,分布在不同的舱段。


    生物实验室、地质实验室、物理实验室、化学实验室……几乎涵盖了所有学科。


    设备都是模块化的,可以根据任务需要更换。


    第一次去火星,重点是地质和大气研究。


    第二次去,可能就是生物和土壤研究。


    采矿设备:


    目标是火星和小行星带。


    飞船上配备了三套采矿系统:一套钻探、一套破碎、一套提炼。


    钻探系统可以钻到地下五十米,采集岩芯样本。


    破碎系统可以把大块矿石粉碎成小颗粒。


    提炼系统可以分离出有用的矿物和金属。


    提炼出来的东西,一部分带回蓝星,一部分就地利用,比如用火星土壤制砖,盖房子。


    维修设备:


    飞船要飞几个月,不可能不出故障。


    维修设备包括:1000台多功能机器人,100套3D打印机,15套小型多功能冶炼炉。


    机器人可以执行舱外维修任务,不需要人出舱。


    3D打印机可以打印备件,缺什么打什么。


    冶炼炉可以熔化废旧金属,重新铸造成需要的形状。


    “这套系统,可以让飞船在远离蓝星的情况下,自己修自己。”


    “理论上,无限期运行。”


    然后,就是仓储系统:


    它的任务很简单,就是把足够几千人用五年的物资,塞进飞船里。


    五年,不是随便说的。


    去火星,往返加停留,半年就够了。


    但万一出事呢?万一推进系统故障,回不来呢?万一错过发射窗口,要多等两年呢?


    本小章还未完,请点击下一页继续阅读后面精彩内容!所以,必须备够五年的量。


    物资清单:


    经过反复计算,物资需求如下:


    食物:两千七百吨


    水:一万八千吨(循环系统可以减少到三百吨补充量)


    氧气:三千吨(循环系统可以减少到一百吨补充量)


    备件:五百吨


    药品:五十吨


    科研设备:两百吨


    采矿设备:三百吨


    维修设备:一百吨


    个人物品:五百吨


    其他:三百吨


    总重量:约两万五千吨。


    但飞船的总载荷只有十万吨。


    留给物资的储备的地方,不到两万吨。


    怎么办?


    最终只能消减一些东西。


    总算是凑合过去。


    最后,就是仓储系统。


    仓库分布在飞船各个舱段,每个仓库都有独立的温湿度控制、防火系统、防盗系统。


    物资按优先级存放:常用的放近处,不常用的放远处。


    紧急情况下需要用的,放在最容易拿到的地方。


    每件物资都有电子标签,系统可以实时追踪位置和数量。


    取用的时候,只需要说出名字,系统就会引导你过去。


    冗余储备:


    所有关键物资,都有至少两份备份。


    一份在主仓库,一份在应急仓库。应急仓库位于飞船最深处,有独立的生命维持系统和能源系统。


    万一主飞船出事,人可以躲进应急仓库,等待救援。


    “这套系统,可以保证数千人在火星上活五年。”


    “五年,足够蓝星派救援飞船来了。”


    最终的冗余系统,是最后的防线


    因为这个系统的任务只有一个:在所有其他系统都失效的情况下,保住人的命。


    三重冗余:


    所有关键系统,都有至少三套备份。


    推进系统:四套独立反应腔,任何一套都能独立推动飞船。


    能源系统:十二座反应堆,任何四座都能维持基本运行。


    生命维持:三个独立循环系统,任何一个都能支撑五百人生存。


    导航系统:三种独立定位方式,任何两种都能保持精度。


    通讯系统:三条独立链路,任何一条都能保持最低限度联系。


    四层隔离:


    飞船被分成四个独立的隔离区。


    每个隔离区都有自己的生命维持、能源、通信、医疗设备。


    万一某个区被污染、失火、减压,可以立即封闭,人员转移到其他区。


    五级应急:


    应急预案分为五级。


    一级:小故障,可以边飞边修。


    二级:中等故障,需要减速或停飞处理。


    三级:严重故障,需要放弃部分任务。


    四级:致命故障,需要弃船逃生。


    五级:无法逃生,启动“方舟”程序。


    方舟程序是最后的手段。


    飞船最深处有一个独立舱室,被称为“方舟”。


    里面有足够五十人生存五年的物资和能源。


    当飞船无法挽救时,船员可以躲进方舟,切断与主飞船的所有连接,进入休眠状态,等待救援。


    方舟的位置是绝密。


    只有飞船高层和杨牧知道。


    ——


    如此完美的系统,细节到令人发指,起码需要三五年的时间。


    这不是人多就能解决的。


    很多麻烦,需要一个一个的去研究,去攻克。


    哪怕所有系统建完后,还要进入调试与测试阶段。


    这一阶段,最少也需要两年。


    每个系统独立运行,检查有没有设计缺陷,制造缺陷,安装缺陷。


    不能想,一想就头疼,不是一般人能想象的。


    复杂到恐怖。


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