全球有空間站建造經驗的無非阿美利肯、大毛和華國。
除了華國在最近這幾年造了空間站外,阿美利肯和大毛髮射空間站都是五十年前啟動的項目了。
過於久遠,當時的技術和現在的技術已經發生了天翻地覆的改變,在新技術和新材料的幫助下,完全可以走出一條新路。
陳元光不否認這一點,因為不僅僅是新的技術,還包括未來時空這一外掛,這對他來說不是多難做到的事情。
在四百年後,人類的太空採礦基地都設在了金星軌道上。
「在我看來,我們應該採取高度模塊化的建造模式。
就跟搭積木一樣,先發射最基礎的一些模塊上去,這些模塊裏面除了結構系統、電源和供配電系統、通信系統等外,我們還可以加兩個模塊進去。
3D打印和外機械臂。」克里斯話音剛落,陳元光眼前一亮,大佬就是大佬,提出的建議和未來某個時期的空間站在構思上幾乎一模一樣。
「這聽上去也許有些不可思議,我想說的並不是像MaxSpace的計劃那樣,用3D打印技術去迅速擴展模塊。
萊特,你聽過MaxSpace的商業計劃嗎?」
陳元光搖頭:「沒有。」
克里斯沒有感到意外,他覺得聽過才不正常,對方畢竟遠離矽谷,很難了解矽谷的商業航天最新動向。
畢竟MaxSpace的計劃是去年上半年才被提出來的。
「MaxSpace是一家矽谷的商業航天公司,他們寄希望於通過3D打印,在地球上將材料進行封裝,然後運輸到空間站,空間站的設備負責將它進行解壓。
然後它就會像充氣一樣,從一個1立方米的小模塊擴充成5立方米的大模塊。
他們寄希望於一種全新的高密度纖維材料。」
陳元光聽完後很快意識到了其中的問題:「這樣做確實能夠在短時間內快速發射大量的模塊上太空。
畢竟現在在大運載量的可回收火箭作用下,運載成本降到了很低的程度,空間站模塊的體積反而成為了新的問題。
但他們這樣做,如何去約束材料按照他們想要的效果去膨脹呢?
更重要的是安全,它既然會膨脹,意味着會有壓力,如果在運輸過程中發生爆炸又該如何解決?」
克里斯點頭:「沒錯,這就是他們現在要克服的技術問題。
所以他們去年在貝索斯舉辦的火星會議上進行了技術展示,試圖從貝索斯身上拉來投資。
我說MaxSpace並不是想說我們要和他們一樣採取同樣的策略,而是想說在空間站上加3D打印設備並不是什麼新鮮事,已經有人在嘗試做。
MaxSpace甚至在國際空間站上做過一些測試工作。」
陳元光大概知道克里斯為什麼這麼說,「克里斯,即便沒人做過,我們也能做。
你要明白,我和華國航天局之間沒有任何隸屬關係,光甲航天完全是按照我的個人意志在運作,它不用對任何人負責。
所以,我們不需要做一些可行性的論證,你說的再激進,沒有任何機構做過,我也會和你討論可行性。
只要理論上可行,並且它確實有着獨特優勢,哪怕中間有再多技術難點要克服,我都會想辦法。
我們是商業機構,追求的是效果,而不是穩定。」
陳元光擔心克里斯以為光甲航天和SpaceX一樣,和本國的航天機構有着極深的關係。
作為資深業內人士,克里斯對華國航天的行事風格很清楚,一字:穩。
陳元光以為對方基於這樣的邏輯,所以要先找一些案例來增加他所說方案的可靠性。
克里斯點頭:「我明白了,也對,能在如此短時間內在可回收火箭上追上SpaceX的企業,激進才應該是本色。
我們回到剛剛的話題,我們增加的3D打印模塊,它的目的是打印模塊之間的連接結構。
前面不是說了,我們要設計高度標準化的模塊麼,這些模塊之間就像積木一樣,通過一些連接件來完成連接。
而這些連接件就可以由空間站上的3D打印設備自行生產。
更久的未來空間站的擴建都可以直接由空間站自身來完成。
我還想提一點,短時間內小行星採礦的難度太大,我們可以先從月球採礦開始,月球上不僅僅有氦3,上面還有大量的月球岩石,這些岩石可以用來做混凝土的原料。
而我們的空間站結構部件完全可以採用混凝土來搭建。」
陳元光有些懷疑自己的耳朵,因為剛剛才和克里斯說過再激進的方案他都能兜得住,他又不好意思再多說什麼。
但混凝土作為空間站零部件的方案還是有點過於超出陳元光的認知。
因為在過去認知里,空間站的組件要越輕越好,所以國際空間站也好,華國空間站也好,鋁合金成為了唯一的選項。
未來的話鈦金屬以及一些其他金屬複合材料成為備選項,一些特殊結構的塑料也有可能。
但混凝土多少超綱了。
「混凝土?我還是不太理解具體的方案,麻煩說的詳細一些。」
克里斯點頭:「我知道這樣的方案對第一次聽說的人來說非常衝擊。
實際上它卻是完全有可能實現的。
混凝土其實是非常合適的材料。
我們使用當前的混凝土技術,通過適當的配合比設計可以輕鬆獲得6000psi的抗壓強度。
如果添加超塑化劑的話,這個強度會增加到一萬psi,用矽粉處理超塑化混凝土則可將其強度提高到一萬七千psi。
我們可以在月球生產混凝土,用月球岩石做原材料,之前波士頓的水泥協會做過測試,月球岩石是一種非常優質的原料。
月球上不僅僅有月球岩石,還有月球塵埃也可以作為原材料,它是一種類似火山灰的物質。
我們在月球上建造用於提取月球氧氣的月球基地,在氧氣提取過程中產生的水用於製造混凝土。
而提取氧氣所需的氫氣可以直接從月球土壤中提取。
通過太陽風將氫氣注入月球土壤,濃度達到100ppm。
如果提取氫氣在經濟上不划算,則可以從地球上提取氫氣。
之前通過對阿波羅17號帶回的玄武岩和高地斜長岩的研究表明,是完全可以在月球上製造玻璃纖維和氧化鋁含量相對較高的水泥。
進而通過在太陽能熔爐中燒結月球混凝土。
用這種水泥製成的混凝土很堅固,但吸收水分後會碎裂。在乾燥的月球上,這種水泥具有優點而沒有缺點。
由於月球重力低且缺乏大氣層,與從地球表面運輸建築材料相比,將建築材料從月球表面運輸到地球軌道可以節省大量能源。
混凝土將在空間站外部進行混合和澆注,空間站可以給它提供溫度、壓力和濕度控制。」
克里斯找陳元光要了一張紙,然後在紙上簡單把概念性外太空工廠圖紙給畫了出來。
「你看,從模塊伸出的管子末端的兩個火箭使系統旋轉以提供所需的離心力。
離心力使傳統混合器可以在失重環境中使用。
混凝土材料將通過管道從儲存箱泵送到攪拌機。
從入口位置開始,混合器旋轉九十度至直立位置,然後繞其自身的軸旋轉以攪拌混合物。
通過再旋轉九十度,使進料口朝外,攪拌機可以將新拌混凝土排放到接收桶中,螺旋質量驅動器可以將濕混凝土泵送到澆注位置。
卸料成模板後,混凝土將使用適當的振動器進行固結,並由操作員在無縫環境中使用大型抹子進行修整。
在陸地建築中,澆灌後的混凝土通常在澆注後7天拆除。在低重力環境由於對混凝土養護的壓力較小,因此可以通過降低系統的轉速將7天的要求縮短到1天。
由於在太空中製造水的成本昂貴,因此可以利用冷凝器來捕獲固化期間蒸發的水分。
一旦混凝土充分乾燥,結構就可以從模塊中移出。
這樣的滑模成型技術的應用可以幫助我們建造任何尺寸的圓柱形空間站模塊。」
外部經驗也是經驗,陳元光聽完後意識到這個方案完全可行。
雖說去月球建造月球提取基地,再把混凝土從月球運輸到太空這之間有無數的技術難點,但單純從理論上來說是完全可行的,如果把視野放開闊一些,會發現這樣的策略,成本會非常低。
因為從月球到地球軌道之間的往返,是要比地球到地球軌道之間更經濟實惠的。
甚至用電驅動的火箭發動機都能做到。
這樣一來,月球基地承載了月球岩石採集、太陽能和核能發電站、飛行器往返,這樣空間站的擴建就可以在太空中自發完成了。
「所以月球應該是我們空間站之後的下一個目標。
在我的設計里,我們應該把空間站設計成一個長條形,多個立方體串聯在一起,進行無限串聯,像太空列車一樣漂浮在地球軌道上。
未來通過月球混凝土技術,在這個列車周圍加模塊。
它就像一棵樹一樣,我們現在去建的是它的主幹,未來的混凝土模塊就是它的枝葉。」克里斯最後下結論道。
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