以容納往返燃料,以及容納足夠的旅客,容納足夠的登陸建設裝置。如果想要滿足一次運送一萬人前往火星定居的要求,按照科學家的測算,這艘宇宙飛船的長度應該達到一公里,寬度達到300多米,是一個巨大的太空橄欖球。
這裡存在一個很複雜的工程學難題,就是如此龐大的結構,當它必將被長時間賦予加速過載,這個過載值會達到甚至超過十分之一G。一個並不算大的過載,但是當這個過載被置於一個如此大的結構下,很多簡單的問題都會無限複雜化。
比如加速時內部支撐結構的受力問題,一個長約一公里、直徑達300米的宇宙飛船。它的自身重量將會達到兩千多萬噸,當它整體被賦予十分之一G的加速度,必將存在巨大的內部應力。這個應力是從發動機一直向船身各處傳導的,在靠近發動機的結構上,主要受力件甚至要承受整個飛船的加速應力。
這對船體內部的結構設計,以及材料效能是一個巨大的挑戰,這個工程性問題恐怕是人類從來沒有遇到過的。
12…16 18:19:09248。第248章 天梯圜
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一旦開始加速,為了達到必須的速度,這個加速將會一直持續幾天的時間,就是說整個飛船都必須長時間處在加速狀態,這對材料抗疲勞效能是一個巨大挑戰。
宏觀尺寸一旦被放到足夠大,原先很多微小的問題就會被無限放大,成為影響整體結構的關鍵性問題。
比如一根一米長,十厘米粗的鋼柱一定剛性十足、彈性不足。但是當這個尺寸放大一千倍,變成一個一公里長,一百米粗的巨型鋼柱之後。這個鋼柱如果兩頭被支起,它一定會被自身重量折斷。如果這個巨型鋼柱被施加一個加速度,那麼它恐怕會像彈簧一樣,不停的開始各種劇烈震盪,來傳導這種加速度。
這就是材料共振問題,當船體尺寸如此巨大之後,任何微小的狀態改變,都會在這個龐大的結構上產生各種形變數。這種形變數是會傳導和互相影響的,這種型變數很像是水面的波浪,它是有振幅,有波峰波谷的,當各個方向傳來的震盪同時聚集在某個結構件上,很容易發生共振強度超過結構強度的情況。
這時候,就會在飛船內部某個結構上發生撕裂現象,一旦破壞發生,會引起很多不可預知的破壞性傳導。甚至整個巨大的系統會因為自身加速導致整體崩潰。
除此之外,因為宇宙飛船是處在太空之中的,這意味著它周圍沒有任何摩擦力,那麼它內部必然存在強大的顫動噪音。所謂顫動噪音就是內部受力變化引起的結構顫動的傳導,這種顫動除了被自身材料的阻尼消耗掉之外,沒有任何其他解決辦法。因為它是懸浮在太空中的,沒有海水也沒有陸地給它清除這種顫動。
只要飛船內部存在各種運動,只要它的發動機是執行著的,它的裝置是運轉著的,這種顫動噪音就永遠不會消失,並且會隨著裝置輸出功率的增大而逐步增加,它會成為船體內的背景噪聲以及背景顫動。
這個顫動問題,會和前面的材料共振問題疊加在一起,形成更加複雜的力學和聲學問題。因為飛船獨特的太空環境特性,這些內聚力不會得到釋放,它們除了被內部阻尼變成熱能釋放掉,再沒有其他轉化方式。
科學家們的解決方案是在內部建設大量分散式水箱,反正宇宙飛行也需要儲備大量的淡水,同時還可以利用水箱內部水的自然波動來消減這種內部顫動和共振。
……
在科學家們絞盡腦汁解決建設飛船必將面臨的各種工程和技術難題時,很多前期準備也在進行中。
首先吳輝需要建設更多的天梯,以便增加向太空傳送貨物的能力。吳輝準備再次建設15座天梯,這些天梯會沿赤道一線排列開。在將近兩千五百公里長的赤道線上,每隔150公里會建設一座天梯。這些天梯將會從蘇門答臘島經過加里曼丹島,經過蘇拉威西島,直到極樂鳥半島東側洋麵。
吳輝派人與印尼進行新一輪磋商,利用各種交換條件,從印尼手中租借其赤道沿線的領土。地上領土並不需要很多,吳輝只需要每隔150公里的距離,租借個幾平方公里土地就行。但是赤道一線的領空是必須全部租借的。因為這一整條線基本都處在印尼境內,印尼從中獲得了巨大好處。
與印尼談判結束之後,吳輝沿著赤道一線劃定了一條直達太空遠地軌道的禁飛區,這條禁飛區長達兩千五百公里,寬達二百公里。這個範圍內,無論是