都市神豪:建立超级家族

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第376章 复杂的星际飞船体系

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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。

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。

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。

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?

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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