黑科技就该这么用 - 第273章 繁星空间站，进化！

    别看空间站是一个舱一个舱搭建起来的，就觉得建造它跟“搭积木”一样简单。
    其实不然。
    就连国际空间站和繁星空间站“这么小”的空间站都不是简单的“搭积木”，里边涉及到了各方面的计算和设计，更别说巨大的“千米级”航天器了。
    “百米级”的国际空间站都有将近一千立方米的加压空间，哪怕“千米级”的航天器采用傻瓜式的叠加法都有将近一万立方米的加压空间。
    国际空间站四百多吨的质量乘以十就是四千多吨。
    而实际情况可能会更大，比如再乘个十，那就是十万立方米的加压空间和四万多吨质量。
    国际空间站已经是人类肉眼可见的光点了, 用上特殊的相机镜头，不用望远镜也能拍摄比较清楚的“袖珍”照片，千米级航天器估计直接肉眼能看见清晰轮廓，用相机甚至能拍到一些细节。
    而这么巨大的结构，这么重的质量，想在太空组装就得考虑结构的“超大尺度效应”、“构型变化效应”与“太空失重环境”的相互作用。
    一旦处理不好，就会产生极其复杂的“耦合动力学现象”，然后威胁到整个航天器的安全。
    甚至这都不是简单的航天器本身安全问题。
    这么大的玩意要是在轨道上解体了，很可能会发生连锁反应, 然后把轨道上90％的航天器都给干掉。
    最重要的是这些碎片会在轨道上形成一条垃圾环带，严重影响之后的航天发射任务，可能一不小心就会变成垃圾融入它们。
    这是首先需要解决的问题。
    其次，还是因为质量和结构都太过庞大，显然无法通过单次火箭发射和入轨展开的方式构建，也就是说，之前用来建造国际空间站和繁星空间站的“搭积木”方法行不通。
    而要解决这个问题，就需要开源和节流。
    一方面是通过“轻量化”的设计，尽可能在保证航天器强度的前提下，降低质量，从而降低发射成本。
    另一方面是就开发新的重型运载工具或者新型空天运输方案。
    总的来讲，要攻克这两个难题就需要将航天动力学中的三大研究对象，也就是轨道、姿态、结构进一步整合，再与控制学科深度交叉。
    做好了这一步，才算是为“超大型空间基础设施”的建造奠定理论和技术基础。
    具体这个千米级航天器内部应该怎么设计，那是设计部门的事, 但最重要的是……几千上万吨的材料怎么运到太空里去？
    当时还不知道未来几年会发生什么的科学家们想了几个办法, 按照技术难度由低到高依次为——重型火箭、空天飞机、太空电梯。
    重型火箭什么的，不管是建造国际空间站还是繁星空间站，这它们倒是有用武之地，但哪怕是土星五号、长征九号、sls火箭这样载重超过百吨的超重行火箭，对于千米级航天器来说都远远不够。
    空天飞机，这个怎么说呢，它可以重复的利用，并且起飞和降落都非常方便，但它的缺点就是运载力不行。
    虽然重复利用和使用方便可以弥补单次运力的不足，可空天飞机的机舱没办法做大，严重限制空间站模块的大小。
    就像火箭的整流罩大小，在5米直径的长征五号出来之前，繁星先后两个空间实验室的直径才3.3米，后来长征五号火箭出现之后才建造了直径4米多的繁星空间站。
    而自由联邦那边有10米直径的超重型火箭土星五号，所以能发射最大直径6.7米的天空实验室航天站。
    越大的空间站，装载的试验设备更多，可供宇航员活动的区域也更多，但空天飞机的货舱天然比不过火箭, 所以用空天飞机来建设模块化的空间站肯定不划算，空间大小绝对局促。
    要是千米级的空间站只有5米直径, 那……难看不难看出先两说, 利用率的高低也不讨论，这种形态在轨道上就是一条“绳子”，地球的引力绝对能让它解体。
    除非空天飞机只是运载材料，然后让航天员直接在太空里一点一点把巨大的空间站焊出来！
    这就又涉及到太空施工的问题了，同样是一大难点。
    而太空电梯就有意思了。
    如果说在材料运输上，重型火箭和空天飞机都是往技术方面做突破，那么太空电梯就是在“基础科学”上做文章。
    理论上来说，只要人类能制造出一种强度极高的“绳子”，然后在其尾部装上配重块，站在赤道往太空上抛。
    如果配重块落在地球同步轨道上，届时地球的自转就会像扔铅球一样把这根绳子绷直，然后，人类就可以顺着这根绳子直接爬到太空。
    人类能爬上去，自然能带着一个直径几十米的巨大舱室爬上去，那样人类就有巨大直径的航天器了。
    嗯，理论上。
    其中最难的地方就是能不能找到一个强度超级高的物质，如果这种物质有了，建造太空天梯的基础也就有了。
    除此之外，太空电梯的建设还有很多问题要克服。
    比如共振问题。
    还有在“应力”作用下，同步轨道处最容易发生的断裂问题。
    以及为了减小“月球摄动”和“降低太空电梯风险”而不得不加的配重块，这块配重块的运输成本也是问题。
    并且地面赤道“地面站”的选址也有问题，要考虑“常年风力低于2级”、“无积雨云”、“季风环流”，甚至是“缆索断裂”极端情况等问题。
    如果原材料的运输一切顺利，接下来还要考虑能源问题。
    第一种比较成熟也比较靠谱的，就是太阳能阵列。
    每时每刻，太阳都会沿着一个球面均匀的往四周辐射能量，人类则可以利用这些辐射能力。
    不过人类利用太阳能的技术还比较低级。
    就拿国际空间站的举例，其实它的舱室本体并不算太大，但为了保证它的用电，它需要巨大的太阳能阵列，甚至舱室本身的太阳能板还不够，需要安装特殊的桁架来部署面积巨大的太阳能板。
    繁星的空间站拥有后发优势，太阳能技术有所增长，但要是能拍摄照片，它的太阳能板绝对比舱室本体显眼。
    还是大。
    要是这样的太阳能电池阵列想给千米级航天器供电，那阵列面积一定是“铺天盖地”的。
    当然，也可以不用太阳能阵列的方案，那就是使用高等级的可控核聚变。
    只不过它需要“50年”才能研发出来。
    谷脖
    当然，这都是以前的顾虑了。
    以前的超重型火箭不划算，那是因为它不能复用，用一次就扔，10米直径的整流罩太浪费了。
    空天飞机“不好用”，那是因为它的货舱尺寸太小的，根本运不了大尺寸的航天器构件。
    但实用科技可以把这两项技术结合一下，造出可以复用的超重型火箭，再增加一下尺寸，那就是超超重型火箭。
    也就是正在研发中的超级火箭发射系统，直径20米的巨无霸。
    用它来运送零部件，绝对所向披靡。
    太空电梯的事倒是也有考虑，因为做“绳子”的材料已经有眉目了，就是石墨烯。
    不过要造出太空电梯需要的“绳子”还得再努努力，所以干脆就先用超级火箭助力千米级航天器计划了。
    并且太空电梯在太空轨道上的“配重”也需要先打个样，千米级航天器就不错。
    所以就有了现在公布的千米级航天器计划。
    说是这次的千米计划，其实也是分阶段的。
    繁星空间站现有的“五十米”规模依旧是第一期，第二期不用“复制粘贴”了，而是改名叫“三百米”。
    这个“三百米”规模是加上第一期“五十米”的。
    第二期计划的第一步是增加空间站的对接口，这一步还用不到超级火箭，升级版的可复用长征五号就可以。
    到时候会发射一个带有飞船停泊设施的试验舱，它有4米直径的舱体，总长的16米，中间部分有对接口，可以对接到核心舱的“后边”，跟核心舱形成“t字”结构。
    这个特殊试验舱的两边都有节点舱，但这种节点舱只有对向的两个对接口可供航天器停泊。
    比如木鸢号空天飞机和奔月级飞船。
    当它们对接到这个节点舱上之后，它们的舱室就贯通了，且相距不到3米，加上奔月级飞船的生活舱阻隔也才7米，比之前要穿过整个核心舱才能搬运东西方便多了。
    有了这个舱室，空间站可以同时停泊四艘航天器。
    再加上核心舱原本的舱剩余泊位，可以说很灵活了。
    之所以个舱室还有实验功能，纯粹是空着也是空着，与其做成纯粹的拓展停泊口，不如加点实验机柜，还能多做几项实验。
    之后二期工程的第二步就需要超级火箭了，因为它要运大件。
    也就是观众看到的空间站“大圆圈”。
    它是可折叠的旋转模拟重力舱，展开之后直径能达到100米。
    大圆圈的舱室不是贯穿的圆环，而是四个10米长的独立弧形舱室，由四根圆柱型伸缩通道连接在中心转轴上，然后彼此之间有长短不一的合金管做连接，让它更牢固。
    这种旋转模拟重力舱最多可以提供0.4g的模拟重力，不到地球重力的一半，跟火星的重力差不多。
    它是缓缓旋转的，虽然转快了能提供更高的模拟重力，但安全性会降低，所以只能缓缓旋转提供0.4g的模拟重力。
    不过别看0.4g的模拟重力不大，但对于宇航员来说已经可以了，最起码他们能找找在地球的感觉，能稍微正常的吃饭、睡觉、洗漱、上厕所了，锻炼身体的效率也会高一些。
    而且这比月球的0.16g重力要好不少。
    这种旋转模拟重力舱运输的时候是折叠的，折叠起来的直径是18米，四个单独的弧形舱段差不多能围成一个有断口的圆环，正好可以塞进超级火箭20米直径的货舱里。
    它的展开是半自动的，基础结构可以自动展开，加固用的合金管需要航天员舱外行走进行连接和固定，这对穿着厚重舱外航天服的航天员来说是个不小的工程。
    这种旋转舱在二期工程里有两个，一个正转，一个反转，等两个完全展开完毕之后会一块开启。
    再往后就是二期工程的“工业区”了，包括生产制造模块和维修保养模块，它们的共同特性就是——大！
    它们的直径也是18米，但是跟折叠起来有很多“空隙”的旋转模块不一样，它们不展开，它们本身就是直径18米的大圆柱体。
    像是略微小一圈的超级火箭飞船，也像大了很多圈的天和核心舱。
    之所以搞这么大，除了轨道生产制造模块需要大空间之外，维修保养模块更需要大空间。
    相对于要分隔成出不同生产制造区域的生产制造模块，维修保养模块就是几十米长，十八米直径的“铁皮筒”。
    它一侧的舱壁能打开，内部是直径14米的“大肚子”，能装下各种航天器。
    像“奔月级”飞船这样直径5米，全长10米的“小家伙”，它同时能装下好几艘，更别说比它小的各类型卫星了。
    维修保养模块关上大舱门可以形成加压空间，航天员可以穿着轻便的维修专用工作服对设备进行检修，比穿着厚重的舱外航天服在舱外进行作业好了很多倍。
    到时候“奔月级”飞船可改装为太空垃圾收集船和故障航天器牵引船。
    前者专用收集太空垃圾给轨道制造模块送素材，后者牵引故障航天器来维修保养模块进行维修保养。
    “工业区”后边就是轨道加注站了，一组一组的球形燃料罐被金属结构固定，集合起来的直径会超过30米。
    因为目前在轨的航天器需要的燃料种类比较多，所以球形燃料罐的数量也比较多，而且怕出意外，一个个的隔开也好操作。
    万一某个燃料罐泄漏了，直接关掉连接其他燃料罐的通道就可以，并且修复起来也相对容易。
    因为可控核聚变反应堆还无法用到航天器上，所以二期工程还是用太阳能板提供电能，它们都集中在工业区。
    哪怕实用科技的技术很先进，但它的太阳能阵列展开之后还是非常巨大。
    由于二期工程的主体是个长300米中轴结构，最宽处是两个直径100米的大轮子，工业区的大型太阳能阵列展开之后能达到400米，“翼展”会瞬间会超过长度。
    这么一来，它看起来就像是某种怪异的飞鸟了。
    嗯，长300米，翼展400米的巨大机械飞鸟，在地面就可以目视到轮廓！
    繁星空间站一期工程进化成二期之后就是这样！