277科學與燒開水



旱魃發動機運載測試成功,意味着人類航天又進入了新時代。

它的實際應用,意義不亞于電磁軌道發射器。

偷偷說一句,旱魃也是首款使用了黑魔導超導材料的發動機。

前面介紹過,黑魔導是高溫區間型的超導體,隻在高溫區的一兩百度範圍裏會轉化成超導體,情況對于土球人比較反直覺,也不知道什麽地方才好用,因此一直隻是以幾年前生産超導體的模式小規模生産供應實驗室。

而在研究零重力加工系統的資料時,大家才意識到黑魔導是幹什麽的。

簡單而言,它可以在指定的溫度區間,把專業的高溫發電機轉化出的電能導出。

……根銅導線好像沒區别。

區别其實不在導體,而在熱回收裝置的發電模式上。

熱回收裝置一般情況下以密閉燒開水方式發電,不過還有一套應急結構。

當溫度達到危險水平時,它會觸發一種壓力式發電機,這玩意通過定向的熱脹冷縮,對壓力闆/發電機構提供一個力。

這種壓力發電機一旦啓動,結構件金屬疲勞現象十分嚴重,幾乎是一次性的危機處理結構,優點是極限發電量十分巨大,等着處理的熱能越多,溫度越高,它的發電量越大,如果不考慮溫度帶來的破壞,其能量甚至能輕松啓動核彈。

實際上,死亡權杖二号機上所用的部分核彈,已經在利用的該結構微型化裝置替代炸藥殼,爲核彈進一步小型化做出了貢獻。隻可惜因爲需要惡劣高溫環境,它沒辦法用在普通導彈上。

而在高溫環境下,一般導體電阻反而會增大,根本無法有效導出大量電能,隻有用超導體導出,才能有效快速的控制應急系統的溫度。

受到這套應急結構啓發,自然有實驗室展開專項研究,并順利的将其用到旱魃乙型上。

不過在旱魃上,它也是應急用,常規發電使用的是斯特林式發電機(外部加熱)。

除了輔助變向的矢量電推,旱魃的發電機構還有一套專門的能量浪費裝置。

其實就是把轉化出來的電能,以電磁波的形式,大量往外噴,原理有點像武器雷達,隻是結構更簡單,功率數量級還更大。

正是借着多種能量轉化與消費結構,旱魃才能夠控制溫度超過兩千度的極端工作環境産生的廢熱。

看測試結果,其工作後的外殼溫度還是會達到六百到九百度,可它絕對是高比沖核動力發動機裏廢熱處理比例最大的一款,否則根本做不到土月往返,再進行一定程度的改良,足以成爲行星間載人飛船的基石。

再次說到廢熱,不得不提,它才是人類自第一次探索太空以來,面對的最大敵人。

衛星要處理受日照加溫帶來的廢熱,飛船更要謹慎處理發動機洩露出來的廢熱,爲此,人類已經弄出來不少太空熱處理方式。

但以往受限于航天發射成本,大家主要方向都是用最少的重量,讓熱量以熱輻射方式散去。

現在随着電磁軌道發射器頻繁使用帶來的經驗,發射重量的瓶頸已經不那麽讓人難受,C國相關機構,已經逐漸把目光放在廢熱再利用上。

外層空間裏,零度不叫低溫,零K(絕對零度)才是。

燒開水發電的結構,能利用373K以上的熱能,實際操作中隻能對380K以上進行利用。

那麽讓液氫沸騰驅動發電機,有沒有可能把14K以上的熱量都給回收了呢?

286K的溫度差,其中蘊含的能量極爲誘人,不過跨度太大,能在那樣溫度下正常工作、保持強度的設備與材料都缺乏,必須退而求其次,選沸點更高的目标。

備選物質有三種,按照太空資源依賴度排序,分别是二氧化碳、氯、氡,沸點分别約195K、239K、211K。

二氧化碳一般隻在固态和氣态間轉化,高壓情況下會變成液體,反而是最難模拟“燒開水發電”這個動作的。

氡是放射氣體,洩露造成的危險太大,也更容易造成設備損毀。

氯氣在溫度方面比較友好,但和氡類似,也屬于高危氣體,同時它也是活躍腐蝕性的氣體,對材料危害不小。

或許有同學要問了,爲什麽這麽熱衷于燒開水?

因爲人類隻會燒開水。

仔細想想,除了燒開水,人類還掌握了什麽從熱轉化成電的手段?

斯特林發電機?一樣是熱、動能、電的過程,和燒開水沒有本質區别。哪怕是零重力工廠裏的應急熱能發電裝置,還是熱膨脹做功發電。

因此,科學的本質就是燒開水,并非一點道理沒有。當然現在人類已經能用光能直接轉爲電能,類似燒開水及演化出的各種動能發電已經不是唯一的方式。

動能發電的形式浪費的能量不少,真空的隔熱能力卻能解決不少問題,用反射材料擋一擋熱輻射就能夠有效提高熱轉化效率,在發射重量限制降低的今天,沒理由不繼續發展。

現在三種氣體都有人研究,同時也在尋找其它更可控、更安全、且能在太空裏經常用上的氣體、液體爲基礎,尋找新的燒開水法。

遊戲裏深空工大的藏書裏,其實有不用動能發電的模型,可惜,搞不懂。

搞不懂不是完全無法理解。

藏書裏記載的方式很簡單,是一種類似于光敏陶瓷的東東,光敏陶瓷做光伏闆,熱敏陶瓷自然能做熱輻射發電闆。

土球人搞不懂的地方,在于怎麽把這類東西的熱效率,做到超過動能發電系統。

熱力動能的燒開水發電系統,包括燃煤、燃油、燃氣等等等等在内,熱能動能轉化率,最高百分之五十出頭,燃煤發電最終發電效率在30%到40%之間,燃油、燃氣的高幾個百分點。真空環境通過各種設計,成本方面放寬些,降低環境損失,水、輪機、蒸氣在密閉環境裏作用,熱利用率還能再高一些。

現代人類掌握的最高光能轉化比例的光電,轉化率還沒到40%呢。

光伏都發展多少年了?

可以說除非突然找到某個可能存在的“唯一”正确答案,就算人類弄出來熱電轉化陶瓷之類的東西,要怎麽樣才能發展到超過燒開水技術?

與光伏不同,熱電直轉沒有類型優勢,既然都是熱到電的轉化,隻要沒達到燒開水的利用率,不論怎麽吹噓,去推動技術發展的人都不會很多。

大氣内恐怕也用不上,說調控溫度吧,光伏覆蓋、地熱能做到同樣的事,畢竟大氣内的能量都來自陽光,光伏覆蓋地表以上,地熱覆蓋地表以下,完全沒有空隙留給熱電直轉。

燒開水技術應用規模大、成本低、技術成熟可靠度高,随着環境标準提高污染率也降下來了,把風力、水力也包含進去(都是動能發電,風、水的自然搬運實際也是熱力學結果),直接光伏之外沒有一個能跑掉的。土球人很難想象怎麽會出現一類材料,在完全沒有生存土壤的前提下,把發電效率發展到能與燒開水技術一争高下。

土球的專業人士也并非頑固不化,猜出兩種情況,可以推動熱電直轉技術的發展。

第一是重量和可靠度方面的優勢。

燒開水雖然經過兩百多年的規模發展,可靠度已經夠高,不過在宇宙裏會遭遇什麽樣的情況,人類的認知仍然比較有限,所以如果熱電直轉同等功率下有一定重量優勢,且更可靠,就有發展的基礎。

第二種情況,該技術根本不是外星人發展出來的,而是AI研發的!

該猜測隻在C國科研體系内部流通,因爲在這裏,已經有越來越多的人都聽說了,《星球戰略》裏的機甲設計,是AI做的。

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