第274章 繁星空間站，進化！

  別看空間站是一個艙一個艙搭建起來的，就覺得建造它跟“搭積木”一樣簡單。

  其實不然。

  就連國際空間站和繁星空間站“這麽小”的空間站都不是簡單的“搭積木”，裡邊涉及到了各方面的計算和設計，更別說巨大的“千米級”航天器了。

  “百米級”的國際空間站都有將近一千立方米的加壓空間，哪怕“千米級”的航天器采用傻瓜式的疊加法都有將近一萬立方米的加壓空間。

  國際空間站四百多噸的質量乘以十就是四千多噸。

  而實際情況可能會更大，比如再乘個十，那就是十萬立方米的加壓空間和四萬多噸質量。

  國際空間站已經是人類肉眼可見的光點了，用上特殊的相機鏡頭，不用望遠鏡也能拍攝比較清楚的“袖珍”照片，千米級航天器估計直接肉眼能看見清晰輪廓，用相機甚至能拍到一些細節。

  而這麽巨大的結構，這麽重的質量，想在太空組裝就得考慮結構的“超大尺度效應”、“構型變化效應”與“太空失重環境”的相互作用。

  一旦處理不好，就會產生極其複雜的“耦合動力學現象”，然後威脅到整個航天器的安全。

  甚至這都不是簡單的航天器本身安全問題。

  這麽大的玩意要是在軌道上解體了，很可能會發生連鎖反應，然後把軌道上90％的航天器都給乾掉。

  最重要的是這些碎片會在軌道上形成一條垃圾環帶，嚴重影響之後的航天發射任務，可能一不小心就會變成垃圾融入它們。

  這是首先需要解決的問題。

  其次，還是因為質量和結構都太過龐大，顯然無法通過單次火箭發射和入軌展開的方式構建，也就是說，之前用來建造國際空間站和繁星空間站的“搭積木”方法行不通。

  而要解決這個問題，就需要開源和節流。

  一方面是通過“輕量化”的設計，盡可能在保證航天器強度的前提下，降低質量，從而降低發射成本。

  另一方面是就開發新的重型運載工具或者新型空天運輸方案。

  總的來講，要攻克這兩個難題就需要將航天動力學中的三大研究對象，也就是軌道、姿態、結構進一步整合，再與控制學科深度交叉。

  做好了這一步，才算是為“超大型空間基礎設施”的建造奠定理論和技術基礎。

  具體這個千米級航天器內部應該怎麽設計，那是設計部門的事，但最重要的是……幾千上萬噸的材料怎麽運到太空裡去？

  當時還不知道未來幾年會發生什麽的科學家們想了幾個辦法，按照技術難度由低到高依次為——重型火箭、空天飛機、太空電梯。

  重型火箭什麽的，不管是建造國際空間站還是繁星空間站，這它們倒是有用武之地，但哪怕是土星五號、長征九號、SLS火箭這樣載重超過百噸的超重行火箭，對於千米級航天器來說都遠遠不夠。

  空天飛機，這個怎麽說呢，它可以重複的利用，並且起飛和降落都非常方便，但它的缺點就是運載力不行。

  雖然重複利用和使用方便可以彌補單次運力的不足，可空天飛機的機艙沒辦法做大，嚴重限制空間站模塊的大小。

  就像火箭的整流罩大小，在5米直徑的長征五號出來之前，繁星先後兩個空間實驗室的直徑才3.3米，後來長征五號火箭出現之後才建造了直徑4米多的繁星空間站。

  而自由聯邦那邊有10米直徑的超重型火箭土星五號，所以能發射最大直徑6.7米的天空實驗室航天站。

  越大的空間站，裝載的試驗設備更多，可供宇航員活動的區域也更多，但空天飛機的貨艙天然比不過火箭，所以用空天飛機來建設模塊化的空間站肯定不劃算，空間大小絕對局促。

  要是千米級的空間站只有5米直徑，那……難看不難看出先兩說，利用率的高低也不討論，這種形態在軌道上就是一條“繩子”，地球的引力絕對能讓它解體。

  除非空天飛機只是運載材料，然後讓航天員直接在太空裡一點一點把巨大的空間站焊出來！
  這就又涉及到太空施工的問題了，同樣是一大難點。

  而太空電梯就有意思了。

  如果說在材料運輸上，重型火箭和空天飛機都是往技術方面做突破，那麽太空電梯就是在“基礎科學”上做文章。

  理論上來說，只要人類能製造出一種強度極高的“繩子”，然後在其尾部裝上配重塊，站在赤道往太空上拋。

  如果配重塊落在地球同步軌道上，屆時地球的自轉就會像扔鉛球一樣把這根繩子繃直，然後，人類就可以順著這根繩子直接爬到太空。

  人類能爬上去，自然能帶著一個直徑幾十米的巨大艙室爬上去，那樣人類就有巨大直徑的航天器了。

  嗯，理論上。

  其中最難的地方就是能不能找到一個強度超級高的物質，如果這種物質有了，建造太空天梯的基礎也就有了。

  除此之外，太空電梯的建設還有很多問題要克服。

  比如共振問題。

  還有在“應力”作用下，同步軌道處最容易發生的斷裂問題。

  以及為了減小“月球攝動”和“降低太空電梯風險”而不得不加的配重塊，這塊配重塊的運輸成本也是問題。

  並且地面赤道“地面站”的選址也有問題，要考慮“常年風力低於2級”、“無積雨雲”、“季風環流”，甚至是“纜索斷裂”極端情況等問題。

  如果原材料的運輸一切順利，接下來還要考慮能源問題。

  第一種比較成熟也比較靠譜的，就是太陽能陣列。

  每時每刻，太陽都會沿著一個球面均勻的往四周輻射能量，人類則可以利用這些輻射能力。

  不過人類利用太陽能的技術還比較低級。

  就拿國際空間站的舉例，其實它的艙室本體並不算太大，但為了保證它的用電，它需要巨大的太陽能陣列，甚至艙室本身的太陽能板還不夠，需要安裝特殊的桁架來部署面積巨大的太陽能板。

  繁星的空間站擁有後發優勢，太陽能技術有所增長，但要是能拍攝照片，它的太陽能板絕對比艙室本體顯眼。

  還是大。

  要是這樣的太陽能電池陣列想給千米級航天器供電，那陣列面積一定是“鋪天蓋地”的。

  當然，也可以不用太陽能陣列的方案，那就是使用高等級的可控核聚變。

  只不過它需要“50年”才能研發出來。

  當然，這都是以前的顧慮了。

  以前的超重型火箭不劃算，那是因為它不能複用，用一次就扔，10米直徑的整流罩太浪費了。

  空天飛機“不好用”，那是因為它的貨艙尺寸太小的，根本運不了大尺寸的航天器構件。

  但實用科技可以把這兩項技術結合一下，造出可以複用的超重型火箭，再增加一下尺寸，那就是超超重型火箭。

  也就是正在研發中的超級火箭發射系統，直徑20米的巨無霸。

  用它來運送零部件，絕對所向披靡。

  太空電梯的事倒是也有考慮，因為做“繩子”的材料已經有眉目了，就是石墨烯。

  不過要造出太空電梯需要的“繩子”還得再努努力，所以乾脆就先用超級火箭助力千米級航天器計劃了。

  並且太空電梯在太空軌道上的“配重”也需要先打個樣，千米級航天器就不錯。

  所以就有了現在公布的千米級航天器計劃。

  說是這次的千米計劃，其實也是分階段的。

  繁星空間站現有的“五十米”規模依舊是第一期，第二期不用“複製粘貼”了，而是改名叫“三百米”。

  這個“三百米”規模是加上第一期“五十米”的。

  第二期計劃的第一步是增加空間站的對接口，這一步還用不到超級火箭，升級版的可複用長征五號就可以。

  到時候會發射一個帶有飛船停泊設施的試驗艙，它有4米直徑的艙體，總長的16米，中間部分有對接口，可以對接到核心艙的“後邊”，跟核心艙形成“T字”結構。

  這個特殊試驗艙的兩邊都有節點艙，但這種節點艙只有對向的兩個對接口可供航天器停泊。

  比如木鳶號空天飛機和奔月級飛船。

  當它們對接到這個節點艙上之後，它們的艙室就貫通了，且相距不到3米，加上奔月級飛船的生活艙阻隔也才7米，比之前要穿過整個核心艙才能搬運東西方便多了。

  有了這個艙室，空間站可以同時停泊四艘航天器。

  再加上核心艙原本的艙剩余泊位，可以說很靈活了。

  之所以個艙室還有實驗功能，純粹是空著也是空著，與其做成純粹的拓展停泊口，不如加點實驗機櫃，還能多做幾項實驗。

  之後二期工程的第二步就需要超級火箭了，因為它要運大件。

  也就是觀眾看到的空間站“大圓圈”。

  它是可折疊的旋轉模擬重力艙，展開之後直徑能達到100米。

  大圓圈的艙室不是貫穿的圓環，而是四個10米長的獨立弧形艙室，由四根圓柱型伸縮通道連接在中心轉軸上，然後彼此之間有長短不一的合金管做連接，讓它更牢固。

  這種旋轉模擬重力艙最多可以提供0.4G的模擬重力，不到地球重力的一半，跟火星的重力差不多。

  它是緩緩旋轉的，雖然轉快了能提供更高的模擬重力，但安全性會降低，所以只能緩緩旋轉提供0.4G的模擬重力。

  不過別看0.4G的模擬重力不大，但對於宇航員來說已經可以了，最起碼他們能找找在地球的感覺，能稍微正常的吃飯、睡覺、洗漱、上廁所了，鍛煉身體的效率也會高一些。

  而且這比月球的0.16G重力要好不少。

  這種旋轉模擬重力艙運輸的時候是折疊的，折疊起來的直徑是18米，四個單獨的弧形艙段差不多能圍成一個有斷口的圓環，正好可以塞進超級火箭20米直徑的貨艙裡。

  它的展開是半自動的，基礎結構可以自動展開，加固用的合金管需要航天員艙外行走進行連接和固定，這對穿著厚重艙外航天服的航天員來說是個不小的工程。

  這種旋轉艙在二期工程裡有兩個，一個正轉，一個反轉，等兩個完全展開完畢之後會一塊開啟。

  再往後就是二期工程的“工業區”了，包括生產製造模塊和維修保養模塊，它們的共同特性就是——大！

  它們的直徑也是18米，但是跟折疊起來有很多“空隙”的旋轉模塊不一樣，它們不展開，它們本身就是直徑18米的大圓柱體。

  像是略微小一圈的超級火箭飛船，也像大了很多圈的天和核心艙。

  之所以搞這麽大，除了軌道生產製造模塊需要大空間之外，維修保養模塊更需要大空間。

  相對於要分隔成出不同生產製造區域的生產製造模塊，維修保養模塊就是幾十米長，十八米直徑的“鐵皮筒”。

  它一側的艙壁能打開，內部是直徑14米的“大肚子”，能裝下各種航天器。

  像“奔月級”飛船這樣直徑5米，全長10米的“小家夥”，它同時能裝下好幾艘，更別說比它小的各類型衛星了。

  維修保養模塊關上大艙門可以形成加壓空間，航天員可以穿著輕便的維修專用工作服對設備進行檢修，比穿著厚重的艙外航天服在艙外進行作業好了很多倍。

  到時候“奔月級”飛船可改裝為太空垃圾收集船和故障航天器牽引船。

  前者專用收集太空垃圾給軌道製造模塊送素材，後者牽引故障航天器來維修保養模塊進行維修保養。

  “工業區”後邊就是軌道加注站了，一組一組的球形燃料罐被金屬結構固定，集合起來的直徑會超過30米。

  因為目前在軌的航天器需要的燃料種類比較多，所以球形燃料罐的數量也比較多，而且怕出意外，一個個的隔開也好操作。

  萬一某個燃料罐泄漏了，直接關掉連接其他燃料罐的通道就可以，並且修複起來也相對容易。

  因為可控核聚變反應堆還無法用到航天器上，所以二期工程還是用太陽能板提供電能，它們都集中在工業區。

  哪怕實用科技的技術很先進，但它的太陽能陣列展開之後還是非常巨大。

  由於二期工程的主體是個長300米中軸結構，最寬處是兩個直徑100米的大輪子，工業區的大型太陽能陣列展開之後能達到400米，“翼展”會瞬間會超過長度。

  這麽一來，它看起來就像是某種怪異的飛鳥了。

  嗯，長300米，翼展400米的巨大機械飛鳥，在地面就可以目視到輪廓！

  繁星空間站一期工程進化成二期之後就是這樣！

  (本章完)