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第814章 超級電磁軌道發射器

發展太空產業有很多路線,每種路線都有各自的優點,所以他在整理相關技術資料的時候,必須要考慮清楚。

第一個路線是延續現在的航天產業,也就是依靠火箭發射的方式,將物資送往太空,這是大家最熟悉的方式。

優點很明顯,那就是可以利用現有的產業基礎和技術體系,不用推倒重來,在產業建設階段,花費的成本較低。

缺點也很明顯,那就是上限有限,不管如何做,成本也不能降低太多,所以運行成本比較高,在大型太空項目上顯得有點不合時宜。

當然,他手里肯定會有黑科技,例如將現有火箭發射需要的動力系統更換成電推進,這樣就可以大幅減少攜帶能源的重量,能大幅增加有效載荷量。

至于電池密度不夠,無法攜帶足夠的電能,其實也有辦法解決,不說小型可控核聚變,他還沒打算這麼早拿出來。

而是采用微波無線輸電技術,直接在地面建設大型微波輸電設施,對正在運行的火箭源源不斷輸送電力。

唯一的缺點就是微波輸電技術功率較大,對周圍的環境會造成一定的危害,但是這種缺點完全可以克服,只要建設在荒無人煙的地方就行。

我國大西北荒無人煙的地方太多了,有足夠的場地建設這樣的發射場,所以這個其實也算不上太大的缺點。

還有就是需要先進的電推進技術,至少目前的電推進技術實在是太落後了,遠遠達不到推動火箭發射的地步,能有1N的推力已經算是不錯的電推進器了。

技術問題倒好解決,葉子書完全有能力提供足夠大的電推進器,只是他認為火箭發射有明顯的缺點,那就是無法發射大部件或不規則部件。

如果建設一般的空間站,采用這樣的方案沒什麼問題,但是如果想要建設天空城,很多部件就比較大,而且也不都是規則形狀。

采用火箭就顯得不那麼適用,甚至有些部件,采用火箭運輸根本就辦不到,所以他想了想,就放棄了采用這個技術路線。

第二個他想到的方案就是太空電梯,這是很多科幻小說當中描述的場景,就是在太空建設一個大質量的航天器。

該航天器在地球靜止軌道,然後使用高強度、高韌性、質量輕的繩索,將航天器和地面連接固定起來。

然後在這些連接的繩索上安裝可以爬升的太空天梯,直接將貨物沿著連接繩索送往太空,這個方案既然出現在眾多科幻小說當中,肯定是具有一定可行性。

最大的難題就是符合條件的繩索,如果沒有合適的繩索,別說是往太空輸送物資了,就是繩子本身的重量就足夠將航天器拉回地面。

其實這種繩索他是有技術生產出來,自身密度之比空氣密度高一倍多,抗拉扯強度卻非常高,完全可以用作太空繩索。

只是如果采用這種方案,就必須要將地面固定點放在赤道上,而我國沒有領土在赤道上,需要租借別人的領土,非常麻煩。

平時的話,人家為了賺點錢倒是不在意,但是如果有其他國家搞鬼的話,只要有更多的利益,隨時都有翻臉的可能性。

而且太空電梯的載重量大小,取決于靜止軌道航天器的質量,如果質量太小,每次運輸的量也不算很大,成本不一定就低。

唯一的好處就是不需要那麼大的加速度,如果用于人員運輸的話,相比起火箭要友好得多,可以做到老少皆宜。

他雖然不想以最大的惡意揣測別人,但是到了他這個地位,已經不是傻白甜了,怎麼可能把自己的命運交到別人的手里。

更何況想要讓太空電梯擁有較高的有效載荷,光是靜止軌道航天器的質量就不低,建設這樣的航天器,本身成本就非常高。

也許建設一個這樣的東西,成本就超過了白虎科技公司想要建設的空間站,只能說比現在的太空運輸方式先進,但是還沒有達到他理想的程度。

而且幾根繩子懸浮在空中,靜止軌道航天器還不能隨便挪動,如果真有人搗亂,有的是辦法,今後的煩心事肯定不少。

所以這個方案想了想,還是被他放棄了,而且總體建造難度還很高,成本也不低,最重要的是工期非常長,需要花費好幾年時間才能建成。

第三種方案就是使用炮彈發射的方式,將物資運送到近地軌道,只是這個想法都是別人調侃的時候說的。

因為從現實考慮,幾乎不可能,這種發射的方式,不說能不能將物資提升到需要的初速度,就是加速度也不是一般貨物能夠承受得起的。

要知道運送到太空的物資,大部分都是精密裝置,如果加速度太大,很有可能還沒有發射出去,就已經壞了。

更何況是運送人員,沒有人能夠承受得起如此高的加速度,所以看上去像是無稽之談,卻有人認證過,有一定的可行性。

肯定不是使用普通的炮彈發射方式,而是采用電磁軌道加速器來完成加速工作,這個常識大家都清楚。

只要電磁軌道建設得足夠長,采用較小的加速度,依然可以加速到滿意的初速度,將物資發射到太空里。

當然,這只是理論上,需要解決的問題有很多,首先就是如何做到讓電磁軌道能夠對大質量大體積的貨物進行加速。

必須要有強大的電磁力作用于發射物上,而越大的電磁力就需要更大的電磁場,但是發射物本身就是精密的電子設備。

如果電磁場過大,會對發射物里面的電子設備形成嚴重的破壞,所以如何讓發射物內部電子設備在高磁場環境下安然無恙很重要。

以為這樣就完了,這個還只是小小的困難,最大的困難就是來自空氣阻力,為什麼很多戰機理論上能夠達到2馬赫以上。

但是在實際作戰的時候,很難達到這個速度,並不是飛行員不想,而是做不到,想要達到2馬赫的速度,必須要在高空環境下才行。

距離海平面越近,空氣密度就越高,同等條件向下,需要克服的阻力就越大,戰機在高空下敢超過2馬赫,低空也這麼做的話,很有可能戰機直接解體。

而電磁軌道加速度器想要將物資拋向太空,需要的初速度非常高,而初速度越高,空氣阻力就越大,然後又需要更高的初速度,然後阻力又變得更大。

就算以上都克服了,由于需要太大的初速度,因此產生的發射成本是否劃算,也是需要考慮的問題。

最重要的是,高速物體和空氣產生的多重音障,對里面的物體和人產生的影響,是否能夠承受得住還未可知。

以上就是這種方案遇到的技術難題,如果不能很好地解決這些問題,這個方案也就不可行。

優點也很明顯,那就是不需要在別人的地盤作業,能夠完全做到獨立自主,也不用擔心被人在太空干擾,發射效率更高。

第四種就是混合型方案,前期可以使用電磁軌道器提供一定的初速度,後面可以采取火箭助推器進行後續加速。

老M的航天飛機采取的就是類似這種方式發射,前期使用運輸機為航天飛機提供一個初始速度,並且運輸到一定高空,畢竟高度越高空氣密度就越低,能耗就越低。

然後航天器從運輸飛機上面啟動發動機,月兌離運輸機,獨自加速繼續向太空飛行,這樣需要攜帶的燃料更少。

當然還有其他更科幻的,例如反重力系統,在沒有破解空間技術之前,談反重力沒有任何意義,以目前的科學水平,想都不要想。

按理說第四種方案,應該是比較成熟的方案,畢竟人家已經做過了,說明在綜合考慮之下,這種方案是最可行,成本應該也是最低的。

但是他更傾向于電磁軌道加速器發射方式,原因很簡單,那就是發射效率高,短時間內能向太空輸送大量的物資。

如果僅僅是弄個空間站的話,第一種方式就足夠了,采用電磁軌道加速器的話,反而成本非常高,光是建設一個電磁軌道就是一項巨大的工程,花費非常高。

但是他必須要為將來考慮,如果後續真的想要建設月球永久基地的話,憑借現在的物資輸送效率,就有點不夠看了。

而且電磁軌道加速器雖然建設成本高,但是使用的次數越多,平攤下來反而成本更低,當然這是忽略技術投入成本。

因為技術都是由他提供的,所以在技術研發投入上就要小得多,這是他發展電磁軌道加速器的優勢之一。

除此之外,他旗下對于電磁軌道加速器也有很深厚的技術和產業積累,磁懸浮列車部分技術可以使用到這上面。

現在他需要做的就是降低電磁軌道加速器的建設成本,他想要建設的電磁軌道,最低出口速度應該達到9000米每秒,最高速度達到2萬米每秒。

前者是滿足近地軌道發射需要,後者是滿足往火星和月球輸送物資的需要,畢竟需要建設就要總體規劃。

如果按照這個要求,電磁軌道加速器的總長度需要達到1萬公里長度,采用的是環繞設計,如果都按照直線建設,以我國龐大的國土,也裝不下。

為了避免低空空氣密度較高帶來的過熱和阻力過大問題,整個軌道采取的是真空設計,在發射之前將軌道內的空氣抽空。

除此之外,還需要讓軌道的末端高度達到1萬米以上,這個反而是挑戰難度最大的,地球上的建築達到800米左右就很難了,更何況是1萬米的高度。

想要做到這些,首先就要從材料著手,除了滿足電磁加速要求外,還必須是輕質材料,而且還必須要有足夠的硬度和韌性。

他還需要解決高空氣流對電磁軌道的影響,需要很多附屬設計,以減少高速氣流造成的破壞。

除了電磁軌道加速器之外,運載貨物的飛船同樣需要很高的技術要求,首先需要具有強大的抗磁性和電磁屏蔽功能,這是預防電磁軌道的磁場對內部貨物產生破壞。

其次需要耐高溫,或者是能夠有效降低局部溫度過高,不然那麼高的速度和空氣摩擦,分分鐘就會被燒毀。

而且為了節約成本,這種飛船必須要能重復利用,如果每次發射都要重新造一艘的話,實在是有點劃不來。

其實技術問題從來都不是葉子書所擔心的,他有的是辦法達到目的,除非像反重力這樣遠超現在科技水平的東西,他暫時拿不出來。

他需要考慮到是如何以更低廉的成本來實現,畢竟白虎科技公司只是一家企業,資金實力有限,如果投資超出了他們的承受能力,也無濟于事。

如此巨大的工程量,想要降低成本,就必須要使用非常常見的原材料,哪怕是使用鋼鐵來修建,建造成本也高得嚇人。

而且鋼鐵本身密度就很高,使用鋼鐵材料,軌道末端不可能達到上萬米高度,光是自重就承受不起。

葉子書想了很久,同時還去虛擬圖書館翻閱了一些資料,終于研發出來了一種以和O三種元素為主的復合型材料。

除了滿足以上要求之外,最重要的是使用年限特別長,根本就不怕氧化,正常使用的話,使用上百年完全沒有任何問題。

最重要的是,這三種元素從空氣中就能找到,生產方式非常簡單,不需要將元素分離開來,直接使用二氧化碳和氮氣、氧氣就能合成。

這只是其中一種材料,用于制造真空電磁軌道的外殼,內部還要有一套內芯,為此葉子書繼續尋找合適的材料。

這是他在材料領域花費時間最長的一次,光是找齊材料,就花費了一個月的時間,幾乎所有時間都泡在這上面。

材料是現代科技的基石,這一個月的時間里一共解決了300多種材料問題,覆蓋了電磁軌道建設需要的所有材料種類。

做完這些暗自松了口氣,接下來他需要解決材料的生產問題,材料是找到了,如何廉價生產出來也是必須要考慮的。

等他將生產工藝流程做完技術整理之後,時間又是半個月過去了,接下來他又要開始對電磁軌道發射器進行設計。

等這個設計完之後,他才考慮太空運載器的設計和制造問題,太空運載器不但要能安全發射出去,還要安全回到地面,也是一個不小的挑戰。

等他將所有的事情都解決完了,時間已經到了8月份,他宅在家里將近三個月,除了吃飯和睡覺,就是工作。

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