第285章 传回信号
书名:陪着哈雷去远航 作者:南洋咖啡 本章字数:2146字 发布时间:2024-03-06

战斗结束,烟消云散,游泳池的水面恢复平静,犹如宇宙搅动的一丝微波。

“还游不游啊?”卜小云坐在椅子上问道。

“休息一下吧。”秦帆与卜小云并排坐在椅子上,眼神无力地看着正前方。

“要不改天再游吧?”卜小云笑着说,“老同志了,千万不要累着了。”

秦帆欲哭无泪,坐直了身子,“走,现在就下水。”

“真的走吗?”卜小云笑眯眯地看着秦帆,从椅子上站起来,然后转身走向客舱,“下午再游吧。”

在回到客舱后不久,秦帆照例前往健身室。他并不是去健身,而是去查看发射出去的勘探机器人传回来的信号。一路上,天体巡视勘探器已经按计划发射往木星、土星、灶神星,以及木星的二号卫星欧罗巴、土星的六号卫星泰坦,并传回了大量勘探资料。这些资料不仅传送回地球,还传回天体巡视勘探器,并被秦帆接入了飞船的操控系统。

自从开始接收到信息后,秦帆每天都会抽出一到两个小时查看这些资料。但这么长时间过去了,并没有特别的发现。

对木星的勘探结果,显示这颗太阳系中最大行星的资源,与科学界掌握的数据完全一致:作为一颗超级气态行星,木星主要由氢与氦构成,氢的占比约86%,剩余的14%是氦,这两种物质都是核聚变的燃料。

毫无疑问,木星是一个有着巨量可燃气体的资源宝库,可以解决人类几百万年的能源需求,但是运送这些能源成了十分棘手的问题——这也是太空资源开采面临的瓶颈问题。

利用管道运行液化的可燃气体是最经济最安全的运送方式。在地球上,绝大多数的石油和天然气采用这种方式从产地输送往世界各地。尤其是天然气,在世界管道总长中,天然气管道占了差不多一半。

通过管道将外星的能源输送回地球,虽然听起来匪夷所思,但却是秦帆这些太空采矿业从业人员研究的方向之一。由于星际间可怕的距离——木星和地球的距离就超过了六十三亿公里,星际间直接的管道输送几乎不存在可能性,研究的重点方向是从本星通过管道将能源输送到轨道上的超级发电星舰。

比如,将一艘超级星舰发射到木星的轨道上,这艘超级星舰只有一个单一功能,就是用木星上的可燃气体进行发电。然后,再将电力远距离送回地球。

除了建造这一类超级星舰的技术难度外,还有两项技术需要攻关,一项技术是超级星舰和木星本土能源的输送,另一项技术是电力在太空中的远距离输送。

无线电力传输是当今十大科研方向之一,目前已经有了技术解决方案。原理很简单,就是通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量,隔空传输一段距离后,再通过接收器将中继能量转换为电能,从而实现无线电能传输。

根据能量传输过程中中继能量形式的不同,无线电能传输可以分为磁(场)耦合式、电(场)耦合式、电磁辐射式(如太阳辐射)、机械波耦合式(超声)等不同种类。自从1890年尼古拉·特斯拉产生无线输能设想,并做了无线电能传输试验后,科学们在不同传输方式上做了大量的科学验证。

其中最接近实用的一种技术是微波输能,就是将微波聚焦后定向发射出去,在接收端通过整流天线把接收到的微波能量转化为直流电能。

它直接应用了电磁波能量可以通过天线发送和接收的原理,这和一百年前的收音机原理基本相同,即直接在整流电路中将电波的交流波形变换成直流后加以利用。

但无线电力传输的根本问题并不在于能量转换方式,而是传输的效率和经济性,对于超远距离的太空传输尤为重要,解决传输过程中能量的损耗是难点中的难点。

无线电能传输的效率取决于微波源的效率、发射/接收天线的效率和微波整流器的效率,在太空超远距离传输中这个效率值肯定十分低,但太空资源的优势在于取之不尽,即便有大量损耗只要在可容忍范围内,也是经济可行的。

如何将本星上的可燃液体输送到轨道上的超级星舰上才是最大的难处——可燃液体不可能凭空输送上来。科学家们研究的方向正是利用超强韧性材料制作的太空管道来输送可燃液体,这个想法直截了当,但难点在于制作管道的材料。

《三体》小说中的太空电梯给秦帆提供了灵感。首次提出太空电梯概念的是俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基。1895年,他受到巴黎埃菲尔铁塔的启发,提出建造一座类似的高塔,一直延伸到三万五千七百八十六公里的高度——这是地球静止轨道的高度,从这个高度释放的物体将会保持在地球静止轨道上。

在工程上这是很难实现的,因为当时没有哪一种材料能够承受住如此巨大的压力。时至今日,太空电梯的关键材料还是连接地球和太空的缆绳,这种缆绳至少需要100GPa的拉伸强度,可是即便是高品质的钢材抗拉强度也只有600Mpa,上哪去找这么高强度的缆绳呢?

根据《三体》小说中的描述,太空电梯所用的材料是汪淼研发的一种超高强度的纳米材料。在现实中,一种叫碳纳米管的新型材料被认为是最有潜力的候选材料。

碳纳米管是日本物理学家、化学家饭岛澄男于1993年首次制造出来并将其成果发表于自然杂志。

碳纳米管的单层结构为蜂窝状六边形,碳原子以SP2杂化的共价键连接,理论拉伸强度最高可达200Gpa,约为钢材的五十至一百倍,这确实是太空电梯绳缆的最佳材料。

碳纳米管的高强度主要是微观层面的数据,微观结构上单层碳纳米管原子可有不同的排列方式,包括锯齿形、手型和扶手椅型,其拉伸强度也不同。但更为重要的是宏观上的制备工艺、纯度、涉及纺丝方法的纤维组装结构等等的技术突破。

秦帆认为可以用碳纳米管做成输送燃料的大口径管道,通过管道将本星与超级星舰连接起来,通过星舰上安装的大型泵机,将木星表面上无穷无尽的液体燃料抽到星舰上。

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