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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