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253太空開發新階段一



瘋子還在秘密的學習,策劃着未知的行動,世界卻不會等他,每一天,人類都在前行。

C國經過兩個月的使用和改良,九月份對三個3.35米口徑的電磁軌道發射器進行了升級,旨在配合未來空間站的軌道變化。

九月二十日,C國用火箭彈幫附近隔着一個國家的臨海小國,打掉一隻一級小怪獸,國内同時根據黑羊事态發展的應對計劃之一,啓動了未來空間站的升軌行動。

對早期計劃做出了一定的改變,C國最終決定用未來空間站,直接去追捕修正軌道後停留在五百公裏高度的小行星“開發者一号”。

開發者一号這個名字,是在人工變軌後改的。

其中經曆了很多事情,最後國際方面普遍同意,将人工開采的小行星,列入另一套命名體系,開發者一号就是第一個改名的小行星。

另一顆是由西中洲贊助的冰質小行星“補給員一号”。

補給員一号的捕捉出了點小問題。

該小行星掠過大氣後,捕捉器追擊成功後,在第一個加速階段,出現了一次抓取器脫離的情況……就是冰塊碎掉了。

這次事故,以至于捕捉器及小行星,損失了大量ΔV(推進帶來的速度變量),變軌完成後的末端速度,比預計要多出兩百米秒。

兩百米秒好像不多,結果是小行星遠點距離地表足有兩千多公裏。

把後續補給燃料送到該橢圓軌道上完成對接,需要一次時間跨度較長的霍曼轉移機動,燃料消耗比圓形軌道更大。

但這還不是重點,重點是土球人對于地表發射的火箭,追逐橢圓軌道目标經驗積累還不夠,各種準備工作很難簡化,所以燃料補給的速度更慢很多,預計在十月底才能修正到五百公裏高度圓形軌道。

總之,本次升軌,和補給員一号沒什麽關系。

開發者一号的軌道,經過幾輪燃料補給,兩次機動,已經調整到五百公裏高度軌道,與土球赤道面傾角約八度。

這裏有個知識點。

當一個飛行器距離行星越近,它的速度越高,此時調整傾角所花費的燃料會更多,八度傾角的調整所耗費的燃料,甚至足以把它的軌道再升高或降低數百公裏。

追擊,不需把傾角調整和升軌分開,直接計算好方向、角度,加速就完了。

經過兩次主要機動,和數次兩秒以内的推進微調,未來空間站來到開發者一号後方一百公裏處。

此時兩者的高度差一公裏,也就是未來空間站的軌道圓形更小一點。

既然繞着同一顆行星,受到的重力影響一緻,軌道圓更小的速度會略快一點,所以不用管就能追上,實際所需的機動量,隻有一公裏的高度差。

自然追擊需要十多天,這時候未來空間站已經有工作了。

對了,要介紹下此時未來空間站的情況。

确認黑羊死亡後,C國把首批派駐到未來空間站的人員分批送回地面,進行修養、治療。

現在空間站裏,隻有四名C國的原版專職宇航員,兩名R國宇航員,和來自F國、Ita國各一名研究型宇航員。

追擊過程裏,有兩項任務。

第一,人工調整推進器,以實現小行星的姿态固定。

這項任務,要把推進器拆分成四個推進單元,安裝在小行星的不同位置。具體的定位還需要勘探設備和地面超算的輔助。

第二,完成小行星姿态調整後,設定“對接錨點”。

所謂對接錨點,是一個支撐未來空間站,對小行星進行0.2米秒以下速度碰撞的裝置,當然也要有鎖具。

未來空間站,現在已經是個幾百噸的怪物,比小行星輕不了太多,哪怕是低速碰撞,也十分考驗結構穩定性。

任務選定在追擊階段,主要出于安全考慮,沒人知道對小行星動手動腳會不會崩出一些碎片來。雖說兩者相對速度很低的話,碎片威力也有限,但畢竟是風險。

采用三噸多的飛船段(逃生艙),往返兩者之間進行前期工作,并不會比多推兩次未來空間站消耗更多燃料,哪怕真出了嚴重事故,最多也就損失兩個宇航員。

不是宇航員不值錢,而是對比整個未來空間站,宇航員稍微冒險點更容易被接受罷了。

毛子宇航員雖然大大咧咧的,但在危機時刻,有時候的确需要莽一點……當然理由不能這麽直說。

反正兩位R國宇航員在兩個行動組裏,分别組一名C國宇航員,執行第一階段的推進器分離、重新設定的工作。

前後花了七天,載人飛船行動十一架次,出艙行動總計一百多個小時,才搞定第一階段任務。

本階段報廢了三套宇航服,都是被飛濺物割傷了的,幸好都是老練宇航員,處理得當沒出現漏氣導緻飛行員飄遠、死亡的情況。

此時小行星推進器還剩下一大坨,包含二十餘個已經耗盡的燃料、氧化劑罐,十幾個推進器,以及體積足有數十立方米的核心框架及對接結構。

這些都不用管,等對接後就屬于未來空間站的資源了。

第二階段任務更順利,早已提前組裝好的錨點裝置被送去小行星,兩組宇航員共同努力,經過兩輪出艙作業,完成。

回到未來空間站,有幾天難得的休息,這個時候空間站不需要進行任何作業,避免影響到對接精度。

十月五日,未來空間站與小行星直線距離剩下一千米多個零頭,确認姿态,啓動推進。

與小行星間隔二十米時,八個宇航員裏四個出艙,全都裝備了推進背包,進行艙外協助。

當天上午十一時,人類曆史上首個有人空間站完成與小行星的對接固定!

兩台留在未來空間站裏的智人機器人全程看戲……因爲任務太重要,而且複雜度高,地面模拟的結果智人機器人并不能達到要求,主要原因出在硬件方面。

地面經過短暫而熱烈的慶祝,又開始往空間站送人和物資。

接下來就要開始真正的太空冶金了。

之前的真空加工設備試運轉,和後續的一些太空建築工作,用的都是成品金屬錠,這回可是要從礦石開始。

從礦石到冶金再到冷軋熱軋,需要用到大量的水。

這方面,外星人提供的資料沒有給出直接答案。

但土球人也不是智障,一方面有此前航天科研的成果,對天體的基本認知遠高于幾十年前,一方面從字裏行間,能看出太空加工體系,對于小行星資源的利用非常充分,其中就包含小行星自帶的水和氧。

鐵質小行星的主要成分是鐵,但在太空裏飄了幾十億年,不可避免地會捕獲到一些其他物質,包含但不限于甲烷、小冰晶、二氧化碳等氣态物質。

小冰晶是氣态嗎?

當然不是,小行星主要捕獲氣态以及離子态物質,部分氫、氧粒子會在被捕獲後變成小冰晶。

總之小行星裏含有一定比例的碳氫氧,而太空裏光照及輻射資源可是說是無限的,這些東西可以在空間很容易的轉換成各種各樣的有用物資,包括水、氧氣、石墨甚至簡單電池等等等等。

以開發者一号的質量,哪怕早前受了一頓導彈打擊,仍然殘留的有用成分,也在一百噸以上,能利用好等于省下上百億的地表資金。

爲了利用好這些碳氫氧成分,C國在地面準備好了兩套新型設備。

一套是碳氫氧再分解與合成設備。

聽起來很高科技,可在太空的太陽能條件下,不要求産能,并采用了大量輕質材料,一整套設備都不到三噸。

該設備主要功能是将碳氫氧分離重組成水、氧氣和酒精,過量的碳素弄成石墨用錫紙打包。

石墨在太空裏屬于高危物品,粉末狀石墨在無重力環境下無孔不入,很容易造成設備短路故障,在專門的石墨處理艙完成前它都沒用。

另一套是新型水循環設備。

以往太空用水循環設備,主要針對人類的排洩物,綜合循環利用率95%到97%。

新設備則主要針對礦渣、礦石粉末混合液等情況,進行水回收循環,技術難度更大,也更具潛力。

新的水循環設備還沒有徹底完成,本次即将送上軌道的,隻是其主體結構,能夠在回收水資源的同時,對礦石粉末、礦渣進行分選,以圖後用。

衆所周知,人類工業化的本質就是燒開水,這次的新式水循環設備也有燒開水的環節,目的是清除可溶于水的物質。

燒開水所耗電力能從蒸汽中回收一部分,整體能耗并不大。

這兩套設備,将由5号電磁井(數字4被跳過)發射。

剛剛完工的五号電磁井,在未來空間站與開發者一号對接後,先進行首次試射。

試射的火箭叫遠征一号乙,直徑五米,長度三十米,目測肥胖度和3.35米的固态火箭差不多。其中有13.5米是載荷段,整個上面級17米出頭,實際在大氣内燃燒的一級火箭特别短。

和3.35米井那種應急的情況有所區别,5号井充分考慮到液态火箭在通過環形加速軌道時的内部液相變化,最後還有兩公裏純直線加速軌道,因此可以直接用液态火箭。

前面介紹過,液态火箭可以随時調整推力甚至熄火後再點火,缺點是燃料艙體積會大很多,不過這對于十幾公裏的超級加速軌道,并不是什麽負擔。

采用液态方案,除了液态火箭本身的優勢,還有個原因是這個世界上沒人做過直徑五米的固态火箭,裏面存在很多技術困難,比如固态火箭做得越粗,燃燒時固态燃料的形狀變化也會越複雜,不利于精确控制推力。

試射載籌主要是冰,約二十噸,一個裝冰的冷庫和一個空貨艙。固态水一方面給太空站補水,部分則會用來電解,直接在太空站生成燃料,比直接送液态氫氧燃料安全得多。冷庫則會在冰塊轉移後,專用于冷凍,裏面含有一個設定溫度能達到零下一百度的藥品冷藏室。

5号井長度達到12.5公裏,比最早的計劃還略長幾百米,首次試射隻看工作情況是否正常,并不用挑戰極限。

火箭及加速殼以2.5馬赫的速度被噴出井口,脫離加速殼,在一千米高空用三段式的徑向(圓柱側面)推進微調姿态,主發動機點火。

經過幾百秒的燃燒,一級火箭把上面級推到遠點一百七十公裏,近點六十公裏的軌道,才進行分離。

這比正常的一級火箭分離,甚至晚了整整一個火箭級,要幾個月才能落回地面,爲了避免回落時對地表造成威脅,還預留了一丁點燃料,用于調整落點。

什麽?火箭回收?

不得不承認,A國開發的火箭回收技術,的确是個省錢的好思路。

但那隻是在電磁軌道發射器出現之前。

需要弄明白的是A國的火箭回收,隻涉及一級火箭,而他們的一級火箭分離時,高度在八十公裏左右,這個位置嚴格點都沒離開大氣層!

現在的5号井在必要的時候,能直接把四百噸的發射物抛到同樣的高度,中間甚至不需要額外的推力。當然這麽做,在該高度上與地面的相對速度就沒有了,意義不大。

總之,發射過程還是根據外星人的建議改進的,以氣動加熱點爲基準,在低空隻維持不到三馬赫的速度,等高度增加後才把推力加到最大。

這樣做在大氣段會産生浪費,不過能留下更多的燃料在近真空區加速,火箭有個特點,外部環境越接近真空,其特征比沖越大,也就是相同燃料能帶來更多的ΔV。

有電磁井賦予超音速基礎速度時,這種後發力的發射策略,比傳統模式更省燃料。

一級火箭分離後,上面級進行升軌追逐,後面就是照本宣科,沒什麽新東西。

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