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第815章 新的發射方案和空間站設計方案

技術方案全部完成之後,葉子書算了一筆賬,把自己都給驚到了,這套方案已經是他盡可能縮減成本的方案了。

但是造價依然讓他很驚訝,每公里造價依然高達近億元,如果建造1萬公里的電磁軌道,需要上萬億元資金。

白虎科技公司哪有如此多的資金建造這樣的設施,他也不可能從其他企業拿資金給白虎科技公司造這個。

畢竟相比起未來,當前顯得更加重要些,發展經濟、改善民生也是重要的任務之一,白虎科技公司只能自己賺錢養活自己。

雖然采用這種方案,發射效率極高,每艘運載器可以攜帶上千噸的貨物進入太空,而且可以實現連續使用。

由于軌道內部是真空,而且在內部周圍和運載器之間實現了磁懸浮技術,以及超導材料的大規模使用,導致用電量其實並沒那麼夸張。

發射上千噸的運載器進入太空,每次電力消耗最低只需要1000萬度電,哪怕實現向月球發射貨物,一次也不會超過1億度電。

這就相當于每次發射成本只需要500萬元到5000萬元不等,這個成本比目前一級火箭的成本要低得多,每公斤成本最低只要5元。

當然這只是算了電磁軌道發射器使用成本,事實上還要將電磁軌道發射器建設成本和維護成本算上,量越大成本就越低。

但是無論如何,也比現在動輒十幾萬元每公斤甚至更高的成本相比,簡直不值一提,這就是電磁軌道發射器建成後的效果。

當然算上建設電磁軌道的費用和運載器的費用,成本就不會這麼低了,想要把成本賺回來,按照1萬元每公斤計算,需要發射10萬噸以上的物資才剛剛回本。

只是按照自己使用的成本,如果按照現在國際火箭發射作為參考的話,發射每公斤貨物收取5萬元絕對具有很強的競爭力。

想要進一步降低每公斤的發射成本,就必須要進一步增加發射貨物的總重量,顯然光是建設空間站的話,根本就無法覆蓋軌道建設成本。

除非是建設將來的太空城,太空城的總重量絕對超過10萬噸,畢竟要容納上萬人同時居住、生活和研究。

如果按照建設10萬人的太空城計算,建造這種電磁軌道發射器絕對是物有所值,因為這樣的太空城,總重量最終可能達到近千萬噸。

從長遠來看,建造電磁軌道發射器是最劃算的,但是當前太空任務之下,就顯得有點雞肋,白虎科技公司的空間站總重量只有1萬噸左右。

建造成本太高了,如果縮短建造長度的話,只能用于運輸一般貨物,不能用于運輸高精密設備,更不能用于運輸人員。

原因很簡單,那就是加速度太快了,別說是人類是否承受得住,就是高精密設備也承受不住如此高的加速度,精密設備很容易在高加速度的情況下損壞。

白虎科技公司想要積攢這麼多的資金,需要花費很長一段時間,按照每年有1000億元的資金存量,也需要花費10年以上時間。

看到這種情況,葉子書直接將個方案默默地收了起來,以目前國內的火箭發射成本,每公斤的實際成本只有1萬元左右。

原因就是他們實現了三級火箭全回收,一般第一級火箭佔成本的60%,二級火箭佔成本的20%,三級火箭加整流罩佔成本的10%,加上發射服務費佔10%。

火箭推進劑的費用只需要400萬元不到,將火箭的損耗也計算進去的話,加上服務費和保險費,和需要賺得利潤,每次發射總費用在2億元左右。

顯然從建設空間站的角度來說,使用現在的火箭發射更加劃算,只是他依然覺得有點肉疼,光發射成本就高達1000億元。

加上空間站本身的制造成本,整個空間站的總成本依然高達2000億元左右,對白虎科技公司來做,依然有點昂貴,畢竟他們還要攢錢進行其他太空計劃。

于是葉子書開始按照前面的第一個方案,準備使用電推技術,以減輕火箭的燃料自重,增加每次火箭的有效載荷。

這樣原本可以運輸20噸左右的貨物,通過電推技術,貨物運輸量有可能達到200噸以上,重量是現在的10倍以上。

采用微波輸電技術隨著高度越高,傳輸效率就越低,畢竟距離越遠能量擴散就越大,加上雲層等復雜的環境,輸電效率會進一步降低。

但是無論如何,都比現在的火箭發射成本要低得多,而這一切的關鍵就在于電推進技術和大功率無線微波輸電技術。

至于其他部分,沒有必要進行更改,使用現成的技術就行,只需要對現有的火箭進行小修改就能滿足要求。

想到這里,他只能暫時將電磁軌道發射器的事情放到一邊,開始研究電推技術和大功率微波輸電技術。

電推技術是實現太陽系內航行的重要技術,技術原理早就有了,只是各種原因限制,導致這種推進技術產生的力非常小,能夠達到1N,就已經是很厲害的存在。

大部分被用在太空中,用于變軌和姿態調整,也可以用于長加速,可以持續以很小的加速度加速很長時間,只要距離足夠長,速度也會一直在增加。

不過到目前為止,還沒有一款電推進器用于大氣層內部動力系統使用,未來相當長一段時間內依然無法改變現狀。

其中最關鍵的部分,就是電力不夠,無法提供大量的電能,憑借火箭自帶的電池提供電力,是無法滿足要求的。

這也是為什麼很多人覺得小型可控核聚變是人類太空時代的真正標志,因為小型核聚變能夠提供足夠的電力,讓電推進器產生足夠的推力。

現在葉子書不打算直接采用小型可控核聚變技術,而是采用大功率微波輸電技術,同樣可以為火箭提供大量的電能,只是受環境影響較大,沒有小型可控核聚變那麼好而已。

但是絲毫不妨礙人類航天技術向前邁進關鍵性一步,哪怕只在第一級火箭上實現電推進技術,也是一項重大突破。

為了避免電離層對大功率微波輸電造成嚴重影響,他準備只在第一級火箭上采用電推進器,第二級和第三級采用常規化學推進器。

因為一旦電離層對微波輸電產生嚴重的干擾,就意味著火箭瞬間就失去了動力,發射鐵定會失敗。

就算沒有完全失去和微波輸電的聯系,但是功率不穩定造成的擾動,也很容易讓火箭發射失敗,畢竟火箭需要高精密動力可控,任何意外都可能造成失敗結局。

所以不可能整個發射過程都使用電推進技術,只能選擇在第一級火箭上實現電推進,剩下的還是使用常規化學推進技術就可以。

事實上耗能最大的就是第一級火箭,只要解決了第一級火箭推進問題,後面的燃料自重就要小得多。

他花費2天的時間,就搞定了大功率微波輸電技術,在不遇到嚴重的電磁干擾下,輸電效率高達98%,輸電功率達到了GW(10億瓦)級別。

然後又花費了3天時間,研發出一款先進的電推進器,其實嚴格意義上應該叫電磁推進器,不僅使用了電的庫侖力,還用了電磁場的洛侖磁力。

使用這款電磁推進器,可以將離子加速到10萬公里每小時,已經達到了光速的三分之一,比普通電推進器加速離子的速度快了200倍以上。

最後就是對火箭進行整體改造,讓其能夠適應現在的推進技術,這個相對簡單很多,他只花費了1天時間就完成了新的火箭設計。

使用這些技術進行了模擬演示,發現完全符合他的設計預期,已經達到了實際建設程度,就是不知道實際運行起來會不會有問題。

不過他相信應該問題不大,畢竟超級量子計算機模擬運行,算得足夠精細了,所有能考慮到的因素都考慮進去了。

將整理完的技術資料全部上傳到白虎科技公司的技術資料管理系統里面,包括之前設計的電磁軌道發射器技術資料,也給了他們。

雖然目前不太可能會建設,但是卻可以讓他們組織一支小規模的科研團隊,對這些資料進行研究,等到時機成熟之後也不至于手忙腳亂。

上傳完資料之後,葉子書和白虎科技公司的管理層和挑選出來的項目負責人,開了一次簡短的會議,講述他對太空計劃的想法。

可以說白虎科技公司太空項目研發部門就在等這一時刻,如果不指望他還好,直接按照現在的路子走就行。

但是偏偏葉子書認為這樣的路子不好走,他要走出另外一條路子,又不告訴這些項目人員是什麼路子,所以他們不知所措,只能等他這邊的消息。

這段時間對太空項目所有人員來說都是一種煎熬,每天感覺都沒有目的,整個人都感覺是在混日子,別提多難受。

現在終于等來了關鍵時刻,葉子書終于完成了技術路線的選擇,只是他們無論如何都沒想到,他竟然直接使用了電推進技術。

而且為了能夠讓電推進技術擁有足夠強大的推力,還設計了很多人從來沒想過的大功率微波輸電技術。

這讓很多人想到了特斯拉的無線輸電技術,他們不清楚特斯拉的無線輸電是如何實現的,但是葉子書提供的大功率微波輸電技術就在眼前。

葉子書講完了電推進火箭技術之後,又簡單的講解了電磁軌道發射器技術,只是大家听到需要上萬億元建設成本,所有人都蒙了。

有必要建設如此大規模的設施嗎,除非是全力進軍宇宙,不然完全沒有必要,葉子書也是認可這個想法。

不過他覺得這套電磁軌道發射器的簡化版,完全可以將來在月球上建設一套,建設成本比地球上要低得多,由于沒有空氣,都不用考慮真空管道問題。

所以他讓白虎科技公司組織一支研發團隊,利用他給的電磁軌道發射技術,設計一套月球電磁軌道發射器。

如果將來真的要在月球采礦的話,這套電磁軌道發射器就能派上大用場,比使用常規運輸方式成本低廉得多。

至于地球上的電磁軌道推進器,等有錢了再說,目前暫時沒這個想法了,還是按部就班發展太空計劃比較好。

結束了會議,葉子書又馬不停蹄地開始設計空間站,他設計的空間站不能只考慮當前,還要考慮將來擴展成太空城。

在眾多設計里面,他最終選擇將空間站設計成飛碟圓盤造型,之所以這麼做,一方面是這樣的設計有利于讓空間站模擬重力。

方法就是讓空間站旋轉,產生離心力,人在空間站里面雖然作用人體的是離心力,實際上和重力的區別不大。

整個空間站完全失重的地方就是圓盤的中心,這里可以進行失重環境下的實驗,其他地方可以進行各種重力情況下的實驗。

而居住區安排在空間站的邊緣,因為這里的重力效果最好,有利于航天員休息的時候恢復身體,能讓航天員更長時間駐留在空間站。

整個空間站實際上是太空城的地基的雛形,將來擴展起來,只需要在空間站的邊緣像搭積木一樣擴大就行。

然後再在空間站的上面進行其他功能的擴增,最終形成一個立體感很強的太空城,能夠容納的人數也要多得多。

實際上太空航天器的使用壽命很短,主要還是容易受到來自太空的各種粒子射線的侵害,而這些射線粒子基本上都是帶電的。

他想要延長空間站的使用壽命,除了在材料本身上著手之外,還準備研發一種電磁保護罩,能夠有效阻擋來自太空的帶電粒子射線的直接侵害。

這就像是地球一樣,正是因為地球磁場的保護,讓地球的生物有了生存的條件,不然就像火星一樣,沒法讓生物存活。

整個空間站表面都是高效率太陽能涂料,不僅能吸收太陽光,甚至對部分高能射線的能量也能吸收,進一步減少高能射線對空間站內部的侵害。

------題外話------

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