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《原子打印機》第1章 氦三的競爭
  2135年夏天,第一個具有商業價值的可控核聚變反應堆原型在法國建成,其連續工作時間超過10小時,溫度1.2億度,可以以20MW功率持續輸出,此後不到6個月的時間,美國中國分別宣布也在這方面的原型堆取得了成功,而且時間跟功率都有大幅度進步,其中中國的反應堆,已累計工作長達10天,功率也可以穩定在100MW級別,兩國宣布可控核聚變反應堆的商業化可在未來10年內完成,這些新聞無疑給世界注入了一針強心針,它代表能源可以以極低的成本揮霍的時代即將到來,碳排放的憂慮將成為歷史,也同樣是在這一年,中美兩國拉開了登月競賽的大幕,他們的目標只有一個,那就是氦3。這種資源在地球上太少了,當然,可聚變反應堆也可以使用氘氚作為燃料,但是氚的製取無疑不具備商業價值,能耗高成本極為昂貴,而且會有中子輻射,安全性也不好,而最理想的燃料是氘跟氦3的結合。月球上富含氦3,如果能夠在那裡以相對可控的成本開采氦3並運回地球,那麽這場商業革命就算成功了一大半。為此美中兩國各顯神通,想要在月球上劃定礦區的勢力范圍,以搶奪下一代能源競爭的關鍵性資源。

  2136年底,中美兩國幾乎同時公布了自己的月球開采計劃,美國的計劃代號為太空巴士,其核心就是充分利用自己手中的兩大法寶對中國進行壓製,其一就是美國有豐富的登月經驗,因此可以直接跳過第一步,在時間上取得領先,其二,就是充分利用SPACEX公司獨步世界的火箭回收技術跟高比衝發動機技術,在繞月軌道上建立大型空間站,控制無人挖局設備跟短程往返飛船,采集氦3,再定期運回地球,為此美國政府通過NASA加大了對SPACEX公司的滲透與控制,把它變成了政府壟斷的承包公司,其十年內的目標是達到每年開采並輸送20噸含有氦3的月壤,回到地球後再進行同位素分離,其成本控制在每公斤700萬美元以內,這個價格雖然高昂,但是相對於氚的製取,還是經濟多了,而且隨著計劃的推進,中期成本預計可控制在400萬美元以內,將於第二個十年完成。

  中國航天局也制定了為期10年的月球開采準備計劃,代號為吳剛,含義不言而喻。但是中國在航天技術上,跟美國的差距依舊比較大,短期難以跟上腳步,所以中科院集中攻關論證後,找到了一個彎道超車的辦法,即不在航天技術本身跟美國較量,而在開采環節出奇招,中科院認為有能力在5年以內製造出原子打印機原型機,它的核心就是一台可以做原子級別掃描,並將特定元素以原子或者分子的形式等離子化收集出來,在按特定的排布組成新的物體,這就好像是3d打印一樣,不過墨盒裡是特定的元素,只是一項十分詭異而複雜的技術,但基本原理其實就是一個低功率微縮版的托克馬克,當然在在裡面磁場束縛的不再是氘或者氚,而是其他高溫等離子體,再通過精確磁控,將射流堆積到打印坐標上。除此之外,沒有什麽納米材料能夠用來製作打印頭,因為無法長時間承受射流承射流的高能量,受如果得以實現,它將可以在原子級別對材料進行分離、重組,當然這需要消耗大量的能量,以拆解原子間的電磁力。中科院將製造一台功率為400kW的原型機,把它發射到月球上,利用月球地殼中的各種元素,打印製造各種工程機械和發射器,考慮到月壤中含有銅、鐵、鈦等各種金屬元素而且儲量豐富,

可以製成機械的主結構,矽可以製成集成電路,月球上有固態水可以分解出氫跟氧,可以作為機械還有飛行器的動力來源,至於原型機能量的來源主要是太陽能,初始要帶一塊太陽能電池板為其提供電力,當然,這是遠遠不夠的,原型機第一件事兒就是用月球上的矽,製造大量的太陽能電池板及鋪設電池板的小型機器人,隨著電池板的增加,它的輸入功率也將越來越大,分離製造速度也會隨之提升,直到鋪設出上百平方米的電池板,它就可以滿負荷工作了,這個時長大約是5天左右,這是一個令人神往的計劃,因為如果成功,只需要在開始通過人將打印機安裝調試完成,打印機就可以自己建立一個完整的、可持續發展的世界,所有東西都取自月球,不用往複運輸,理論開采成本為零。這套系統可以在月球表面完成氦3的分離,而不必運回地球再進行,這樣就可以大大減輕運輸壓力,極大縮減運輸成本。這套系統不但可以讓人類獲得氦3,幾乎月壤裡所擁有的一切都可以就地分離,裝載,等待運輸。原子打印機計劃不但可以在月球爭霸競賽中取得極大的優勢,而且還將深刻改變材料技術,比如石墨烯的製取將易如反掌,隨手做個1公斤的鑽石也是分分鍾的事兒。  2137年中國成功完成載人登月,成為世界上第二個在月球上留下國旗的國家,同年底,原子打印機原型機研製成功,2141年12月,一艘飛船載著這台原型機跟3名宇航員飛向月球,他們的任務,是去建立一個新世界。這三個人分別是指揮官張立賢上校,系統工程師吳軍中校跟駕駛員劉刈少校。這其中,劉刈是三名宇航員裡年紀最小的,今年只有28歲,其他兩位都是40來歲的年紀,可謂是宇航員的黃金年齡。不過劉刈的經歷很特別,他大學本科學的是材料科學,但是他發現自己還是更加喜歡物理,於是又讀了理論物理物理的博士,按說博士畢業了,想找個什麽工作都不難了,如果想搞科研的話,找個研究所或者學校也是分分鍾的事兒,但是這個劉刈卻不是一個閑的住的人,他喜歡尋求體驗,而且經常不按套路出牌,名牌院校博士學位拿到手以後,他通過軍隊特招,進了空軍,以他的學歷背景,軍隊當然不會拒絕,而且把他作為重點培養對象,很快就受以校級軍銜,隨後他被調往飛行學院,進行飛行培訓,這很符合劉刈的口味,他的身體素質很不錯,知識底子又很深厚,尤其是物理這部分,讓他在飛行理解上很佔便宜。

  就在劉刈以全班最優成績畢業,正在等待部隊分配通知的時候,一紙神秘的通知將他帶到了四川成都西郊的一個神秘的基地。如果不是通知上寫得清清楚楚,還畫了地圖,劉刈很容易錯過自己的目的地,倒不是因為圍牆不夠高大,主要是因為門口沒有任何的標示,諾大的門牆只有一個小得幾乎不起眼的門牌號,兩扇漆成灰色的大鐵門跟水泥牆的顏色很接近,一切都很難引起路人的注意。左手邊的鐵門上,還開有一扇一米寬兩米高可以過人的窄門,不過跟主門一洋,都是緊閉的,鐵門劉刈上前叫門的時候,鐵門嘩啦一響,那扇窄門上出現了一個窗口,一個人目無表情地詢問他來做什麽,劉刈遞上了通知。很快他就聽到了裡面有通過電話請示的聲音,緊接著窄門被打開了,劉刈看到了一個全副武裝的衛兵站在門裡,示意他進來並指給他去哪裡報道。

  走進大門,劉刈才發現,這是一個巨大的院落,一眼看不到全貌,粗粗感覺可以跟一所高等院校的佔地相仿,不過建築卻十分迥異,裡面蓋著很多大型的單層高挑頂的建築,既不像軍營,也不像院校,倒是很像是大型的企業廠房。在一間類似教室的屋子裡,一位掛著大校肩章的人為他,還有同一天來報到的其他十一個人做了一個簡要的說明。內容主要是三點:第一,這裡是一個航天訓練基地;第二,他們將接受為期一個月的篩選練,只有3個人會進入後期訓練;第三,什麽都不要問,也什麽都不要說,手機都要上交,對外聯系只能用專線電話。

  劉刈跟一眾學員互相了解以後,發現所有人都有一個共同點,那就是他們都受過專業的飛行訓練,大部分都是現役的飛行員,大家都隱約意識到,他們可能進入到了一項航天任務的備選名單裡了,這讓他們都興奮不已,作為和平年代的高技術軍人,誰不想成為航天工程裡的一顆螺絲釘呢?這些人的年紀基本都在三十到三十五歲之間,最大的也不到四十,劉刈是最年輕的一個。所有人都有著過人的特長,要麽駕駛技術嫻熟,要麽參加過特殊的深造,劉刈的特長大概就是他的高學歷。

  此後的一個月裡,進行了一些封閉的特別訓練及考核,訓練的科目主要是圍繞對失重跟低重力環境的適應,還有就是在翻滾中迅速辨明方位速度等信息,另外還有一些心理抗壓測試。除了這些主要科目,他們還經常被問到一些雜七雜八的知識,含蓋物理、化學、數學、天文、地質等很多方面,其中也包括材料學跟結構力學還有Linux的編程,甚至各種單片機,硬件接口的也都考到了,這方面恰好都劉刈最專長的。一個月很快就過去了,九個人離開了基地,劉刈跟看另外兩個人留了下來,到此,答案終於揭曉了,他們被帶到一間辦公室,一位軍官坐在裡面等他,他的肩章上有一顆閃亮的將星,這個人做了自我介紹,他姓張,是吳剛計劃的主要負責人之一,張將軍正式通知他們從12個種子選手中被選出來,取得了了一年後,也就是2137年吳剛行動飛船駕駛員的備選資格,他們將在後期的訓練跟考核中進行順位排名,最終的任務是配合另外兩名技術專家,建立月球基地。吳剛計劃的主要任務跟一些關鍵細節在這次談話中進行了披露。劉刈先是被突如其來的驚喜衝得心跳加速,接著就被計劃的離奇驚得一時說不出話,他一度覺得自己可能是在做夢,除了對自己的經歷感到幸運以外,對於原子打印機這種有如夢幻一般的設備,他很想馬上就見識到,對於一個物理學博士,他很了解這種機器的神奇跟不可思議性,拆散每一個原子只見的電磁力,然後重新進行排列組合,這將賦予人類把原子當做積木把玩的能力,人類將直接跳過納米時代,進入到原子時代,這東西真的已經有了麽?那一晚他整宿都沒能睡著。

  一年以後的發射日,當劉刈坐在飛船裡的時候,他依然能夠感受到當時的興奮,劉刈仰面朝天地坐在飛船的座椅上,他在等待著點火發射的一刻,他不時回頭望向固定在船艙另一側的一個大箱子,那裡就是自己此行要運載的核心設備,原子打印機的原型機,他已經對這台機器相當熟悉了,作為一個團隊,吳中校是設備的主要操作負責人,但是其他人也需要有一定的操作能力,以應付意外情況的出現。隨著自己對這台機器越來越熟悉,他就越來越絕的奇妙而不可思議。這將是一台改變人類科技進程的機器,這將是一座裡程碑,以往人類所有想象中存在,工業中無法實現的材料都可以開這個寶貝直接創造出來。研究材料學的劉刈深知,有了它,一切存在於夢幻中的大神級材料沒有不能實現的。當然,這東西也不是沒有缺點,那就是打印畢竟只是一種小批量製造的手段,大批量製造還是需要另辟蹊徑想辦法,這東西更適合做材料驗證使用。不過這也已經十分驚人了,目前,世界上知道這台設備的人怕是還不到兩百人,而且這些人都處於高度保密的管理模式下,而等到他創造出月球基地的那一天,整個世界都會為之癲狂。

  12月7日晚上11點,隨著一聲轟鳴,重達4200噸的長征九號乙型飛船點火成功緩慢地離開了地面,巨大的艦體長度達到了97米,將推動48噸的繞月船體進入月球軌道,要想讓如此龐大的質量獲得足夠的加速度,火箭的尾焰橫掃出接近400米的半徑,震動使一百公裡以內的人都有地震感。核心地帶的噪音遠超200分貝,也超過了絕大多數測量儀器能承受的上限,如果有人不幸出現在發射原點一公裡以內的區域,這個倒霉蛋即便不會被熱浪烤死也會被巨大的震動能量傷及五髒六腑,非死即傷。由於是夜裡發射,巨大的火光刺得數十公裡以內的人都無法睜眼直視,火焰映亮了天空中的雲彩,兩百公裡以內都能看到。

  應該說這一系列數字雖然看上去相當可觀,但真是的水平也僅僅是達到了20世紀60年代美國土星五號的水平而已。這一點中國還是有比較大的不足的,其推質比跟比衝等關鍵數據起美國當前正在使用的獵鷹3型火箭,差距還是很可觀的,如果用後者推動同樣的重量進入月球軌道,整個發射質量可以下降到3000噸以內,而且美國政府計劃每兩個月就打造一部飛船。正是因如此,所以整個世界都不太看好中國跟美國的這場資源爭奪戰的較量,火箭的水平不如美國,這是在全世界意料之中的,而真正的殺手鐧,正是船艙內那不為人知的打印機。

  12月8日凌晨,在經過兩個小時的飛行,飛船在地球軌道上繞行了將近兩圈後,第三級火箭點火將登月艙及指揮艙推進了地月轉移軌道,飛向了月球。兩天后,飛船穿過了地月系的拉格朗日點,成功地被月球引力所俘獲,12月10下午成功地進入了繞月飛行軌道,此時飛船姿態相當完美,軌道相當完美,一切都很完美。作為主駕駛員的劉刈,心中緊張的情緒逐漸消散開來,只要在月球軌道上在運行兩圈,登月艙就會跟指揮艙分離,他將留在軌道上等待3天,直到其他兩位成員在月球表面完成任務。

  當印有中國國旗的飛船略過月球的正面的邊緣,即將轉入陰暗背面的時候,劉刈看著飛行電腦上的數字說道:“指揮中心、指揮中心,我是吳剛1號,飛船將於1分鍾後進入無線電屏蔽區,預計67分鍾後回復通訊,當前飛船月表速度為2500米每秒,高度83000米,報告完畢。”

  “吳剛1號,吳剛1號,這裡是指揮中心,注意速度跟高度,祝你們順利。”

  劉刈放開按鈕探頭看向月球,黑暗已經蔓延到他的正下方,地球的一個邊角已經被月球的輪廓遮蔽了。再過兩個小時,飛船就要降落在月球的正面,這將是在月球軌道最後一圈了,他不喜歡月球的背面,這裡沒有任何光線,漆黑得什麽也看不到,那是死寂的世界。觀察了一會後,他回頭向張上校道:“指揮官,目前飛船的每分鍾速度下降100米,高度下降450米。姿態正常。”

  “忙了一路,就差最後這一段了,大家都提高精神。”

  “是。”劉刈話音剛落,整個飛船就完全進入到了月球的陰影裡。下面要做的,就是盯著屏幕上的飛行數據,等待,等待再見到陽光的時候,帶那個時候飛船的速度就已經接近民航客機了,他們將進入最後的降落階段,目標是靜海。

  突然,船身輕微地震動了一下,劉刈頓時緊張起來,飛船振動大都不是什麽好現象,所謂的震動就是突然受力導致的,一般來說,要麽就是撞到什麽東西了,要麽就是發射了爆炸,要知道在茫茫的太空裡,除了引力,正常情況下,飛船幾乎不會遇到其他方向突然施加的力。 當年阿波羅13號就是在繞月軌道上發生了氧氣管爆炸事故,當時飛船也是震動了一下,在幾乎相同的位置,自己的船身也遭遇了震動,這不能不讓劉刈跟所有的宇航員感到害怕,難不成是阿波羅13的陰影在這裡複現了?不過要說僅僅是氧氣罐爆炸,那還不算是最糟的,只要操作得當,飛船還是有可能成功返回的,阿波羅13就是個好例子。最怕的是飛船被宇宙中高速穿行的小型天體擊中了,對於動輒就以遠遠高於第三宇宙速度的飛行物來說,哪怕就是葡萄那麽大的一塊,也可以像子彈穿透紙張一樣輕易給密封的船體來個對穿。甚至是打破燃料罐或者是發動機,那樣一來,這艘飛船就難逃厄運了。自己死了到還是小事兒,打印機的原型機的損失將會給國家帶來不可估量的損失,那才是更要命的。

  張上校沉著地聲音在劉刈的背後響起:“劉少校,迅速檢查指揮艙數據,吳中校去登月艙檢查一下!”

  劉刈的視線迅速地在各種儀表和屏幕上掃視著,嘴裡不斷報告著:“船艙壓力正常,氧氣含量正常,空氣含碳量正常,氮氧化物正常,船身姿態正常,燃料艙壓力正常……”一連串報告顯示著指揮艙沒有任何異樣。張上校微微舒了口氣,指揮艙安然無恙就意味著即便不能完成任務,他們也能把打印機安然帶回地球。很快登月艙的檢查結果也出來了:一切正常!所有人都長出了一口氣,看來是虛驚了一場。就在劉刈想說句笑話緩解一下緊張氣氛的時候,刺耳的警報聲在艙室中響了起來。
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