太空争霸②:太空服务区 Ⅱ |
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大家好,欢迎来到《科幻的逻辑与脑洞》,我是逍遥子,这是一个专门讲述“在科幻的视角下,以人性和科学为基石,推演人类走向星际、跨越万年时空、进化出无数外星物种 大家族的未来史诗!”的系列。 本系列所有的核心内容都是我的原创,首发在我的公号上“逍遥世间游”,大家可以直接点击下面的链接阅读。或者看链接后面转贴过来的内容。 今天分享这个系列的第四篇,(有点长,就分二次发了。想看完整全篇的点击后面的链接) 我们接着上期:太空服务区 Ⅰ 继续说…… 太空服务区第一站:LEO近地轨道站 下面从距离地面最近的LEO近地轨道站开始,讲述我们的太空服务区具体方案。 太空电梯一般是这样的(上图),我们的太空服务区外观和太空电梯类似,但只是其中的一小截,就像下图这样的:上下两个大型环状结构是服务区设施部分,中间一段像迷你版太空电梯缆绳的,就是服务区的核心部分,不过这并不是升降舱缆绳,这是一个高度大约20公里的“电磁加速轨道”! 这个公众号就逍遥子一个人,精力有限,更没有美术编辑,暂时还做不了专门的方案图片之类,只能用现成的网图来说明自己的方案,大家只好将就点,能明白表达的意思就行。 没错,我们的太空服务区外观挺像太空电梯,只不过高度仅仅只有太空天梯的大约五千分之一(与《流浪地球2》里的太空电梯相比),和地面并不相连,当然也就不需要位于地面的基座; 航行高度和现在的空间站差不多,也处在距地面400公里以下的LEO近地轨道下端,不需要像太空电梯那样必须在赤道的上空,而是可以在从赤道到南北半球中低纬度的广阔区域,航行速度和载人空间站一样,大约一个半小时左右绕地球飞行一圈。 "电磁加速轨道"是服务区的核心,就像是地面服务区里的“加油站”,只不过它是给远航的飞船“加注速度增量”的。 包括电磁加速轨道在内,整个太空服务区的能源都来自“天基太阳能阵列”,而“天基太阳能阵列”就铺设在太空服务区的表面。 从地面飞上来的飞船停泊到服务区下部某个船坞码头后,飞船和火箭分离,火箭返回地面继续重复使用,飞船随后被牵引到电磁加速轨道下部的出发站台,做好出发准备。 一旦电磁加速启动,飞船就在轨道上以4个g(g是重力加速度,9.8米/秒²)的加速度持续加速(电磁加速度可调节,下文同),沿轨道一路加速上行,经过20公里4个g的加速,到达轨道顶部时,飞船已经获得了1250米/秒的速度增量(ΔV),然后飞船从顶部脱离,驶出“太空服务区”,向深空飞去,在耗尽速度增量(ΔV)之前,到达下一个更高、更远的“太空服务区”。 逍遥子这个脑洞,虽然自认为符合基本的科学原理,在实用价值、工程可实现性,及性价比上都很划算,还有炫酷的科技未来感。 但科学是一个:“开放的、可证伪的系统”。个人的见识实在是太有限了,在此麻烦诸位,请诸位广为转发,尤其是转发给有航天相关背景、知识、爱好的亲朋好友,和群、组之类 。 只有经过广泛、专业的眼光质疑过,才是真的有价值。 无论是科技的新知,还是科幻的新脑洞,都是在“大胆假设,小心求证”中绽放新枝的,即便最终发现方案有致命的错误,完全没有实现和值得借鉴的价值,也没啥大不了的,作为一个科幻的思想实验,也算是给大家带来不一样的体验和娱乐了。 万一呢…… 在本系列开篇《科幻的逻辑与脑洞》中,逍遥子就说: 诸位转发好了的话,我们就接着飞往下一站 缝隙轨道(Band Gap Orbit,BGO)服务区 以下蓝色斜体字是本级服务区选择的天文学简略解释,对枯燥的专业名词兴趣不大的读者可以跳过,不影响继续了解我们的惊艳脑洞。 在 LEO近地轨道之上,地球近层宇宙空间中有一个包围着地球的高能粒子辐射带,被称为:范艾伦辐射带,主要由地磁场中捕获的高达几兆电子伏特的电子,和高达几百兆电子伏特的质子组成。 范艾伦辐射带分为内外两层,内外层之间存在范艾伦辐射带缝隙,两层范艾伦辐射带内的高能粒子对载人空间飞行器、卫星等具有一定危害,但内外带之间的缝隙是辐射较少的安全地带; 目前一般认为范艾伦辐射带的纬度范围是南北纬40°~50°之间;高度范围分两段:内带1500~5000km,外带13000~20000km,其中,内辐射带稳定性非常好,但是外辐射带的变化幅度比较大大。 跳读结束 所以,第二级太空服务区有二个选择,要么设在范艾伦辐射带中间缝隙偏下部的位置上,比如距地面7000~9000公里的轨道上,要么就是避开南北纬40°~50°之间的高纬度区域,高度范围就可以宽一些,比如距地面6000~11000公里的轨道上。(不用记精确的位置,那是专业人员的活) 这个第二级太空服务区我们称为:“缝隙轨道服务区(Band Gap Orbit,BGO)。 这里的电磁加速轨道高度需要加长到100公里左右,飞船在这里以4个g(g是重力加速度,9.8米/秒²)持续加速,可以获得2800米/秒的速度增量(ΔV),足以飞到第三级太空服务区:位于地球同步轨道服务区(GSO,距离地面约3.6万公里)。 1、近地轨道站(LEO)距地面300多公里 2、缝隙轨道站(BGO)0.7~1.1万公里 3、地球同步轨道站(GSO)约3.5万公里 4、月球太空(Luna)站 38万公里 5、拉格朗日L2站 约150万公里 6、火星近地轨道站(LMO)>5500万公里 第三级太空服务区:地球同步轨道(GSO)站 这个服务区实际上位于地球同步轨道(GSO,距离地面35786公里)下面不太远的地方,原因有二: 一、位于地球同步轨道的物体和地球自转同步,受地球的引力已经不大,传统化学火箭脱离地球引力的任务到这儿也就完成的差不多了,这里承上启下的位置很好; 二、在地球同步轨道之上约2、3百公里,就进入了坟场轨道(Graveyard orbit)区域,许多航天器在工作寿命结束后就会进入坟场轨道,形成空间碎片和太空垃圾,我们的太空服务区总高度上百公里,靠近坟场轨道不安全,还是向下一些比较好。 在这个地球同步轨道太空服务区(GSO),电磁加速轨道的高度也应该比较长,比如100公里,使飞船在这里获得的“速度增量ΔV(2800米/秒)”,足以比较轻松地直飞许多不同的目的地,比如月球(Luna)、(日、地系统)拉格朗日L1~L5点等等,和现在“靠惯性航行绕若干大圈圈”的方式相比,少走大量的冤枉路,时间也快得多…… 既然是点开了一棵全新的科技树,脑洞当然会很大,这才那到哪儿啊,您就再忍忍,我们下期接着细细聊 …… 对了,别忘了多多转发,尤其给有航天、科幻相关背景、知识、爱好的亲朋好友,和群组之类哦 原创不易,请关注我:《科幻的逻辑与脑洞》(微信公众号:逍遥世间游),用留言、讨论、转发、打赏给我注入动力增量,下期就会更精彩! |
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