陳諾仔細回想關(guān)于離子發(fā)動機的信息。
離子發(fā)動機,又稱離子推進器。
簡單理解就是先把燃料電離形成等離子體,因為離子帶電荷,可以通過電場柵板形成電磁場進行加速,類似電磁炮般噴出去。
因為是電磁加速,燃料的噴射速度會很快,輕而易舉就能達到數(shù)十千米每秒,效率比化學(xué)燃料強的不是一點半點。
但離子推進器存在三個問題,一個就是靜電積累,另一個就是高速離子對柵板材料的侵蝕,最后就是單位噴射質(zhì)量。
靜電積累形象點比喻,燃料就像是一對情侶,電離就等于把這對情侶拆分成電子和離子。
原本情侶在一起的時候,感情濃郁,電荷平衡。
現(xiàn)在被拆分成電子和離子,離子還用電場加速噴射出去了。
那么剩下的負電電子就會如怨女曠夫般在設(shè)備內(nèi)積累,當(dāng)積累到一定程度,靜電效應(yīng)就會影響設(shè)備的運轉(zhuǎn)。
而被噴射出去的離子,這也不想跟自己的電子分開,因為電荷效應(yīng),哪怕被噴射出去,這也會想盡辦法,找盡機會重新黏在飛船表面,進一步加大飛船的電場不平衡,拖慢飛船的速度。
不過這個問題解決起來并不難,只要把分開的電子收集出來,在離子被噴射出去之后,再把電子也噴出去中和,放飛這一對對的情侶就行了。
靜電問題好解決,但高速離子對材料的侵蝕,這就不可避免了。
用來加速離子的柵板,形象點比喻就是一塊塊帶孔洞的面板,通電之后,離子就會被加速通過孔洞噴射出去,但因為離子帶電荷的侵蝕,再加上高速撞擊的破碎,柵板往往堅持不了太長的時間就會GG。
最后的噴射質(zhì)量,這又是離子推進器的另一個淚點。
如果把化學(xué)燃料推進器比作海嘯漫灌,那么離子推進器就是童子撒尿。
一臺液氫液氧火箭發(fā)動機,幾分鐘就可以燒光幾千噸的燃料,而一臺離子推進器工作一天,消耗的燃料也就一百來克。
雖然離子噴射速度快,但量小也不頂飽啊。
這一個弊端導(dǎo)致單臺離子發(fā)動機的推力,往往就只有幾十毫牛,換算成質(zhì)量就是幾克,帶一張A4紙飛都勉強。
“動量守恒,在深空,推力和加速會不斷積累,離子發(fā)動機第三個問題影響不大。
一臺的推力不夠,一萬臺,百萬臺總夠了。
走生物科技路線的文明,最喜歡的就是爆量。
真正難題是第二個,使用離子發(fā)動機本質(zhì)是節(jié)省燃料,讓深空航行的飛船不用百分之九十九都是燃料。
但如果加速離子的柵板經(jīng)常被侵蝕的話,這無疑會極大損耗飛船的資源。
看來要想使用離子推進器,只能考慮霍爾推進器的構(gòu)造......”
陳諾分析著離子推進器的技術(shù)利弊,霍爾推進器,本質(zhì)也是離子推進器,只不過是利用了霍爾效應(yīng)。
霍爾效應(yīng):電流在磁場中通過時,電子或離子就會橫向移動,導(dǎo)致導(dǎo)體間有個橫向的電勢差。
因為電子和離子帶的電荷不同,這樣當(dāng)電子和離子混在一起的時候,霍爾效應(yīng)就能把它們分開,磁場再直接進行加速。
這樣的設(shè)計,等同于把原先電離的結(jié)構(gòu)和加速結(jié)構(gòu)合并到一起,舍棄了容易被侵蝕的柵板加速結(jié)構(gòu)。
確定要研究的離子推進器類型,陳諾就投入到專心研究培育過程。
“推進器的前置科技都已經(jīng)點亮,霍爾推進器的磁圈磁極,這按照切割磁感線小家伙的天然設(shè)計就行,給磁場通入電流,這就再接入一個發(fā)電模塊。
生物進化科技的魅力就是技術(shù)兼容性MAX,細胞層面沒問題,基因?qū)用娌槐罎?,各種功能模塊和結(jié)構(gòu)設(shè)計,你想怎么組合就怎么組合......”
生物進化雖然有很多弊端,比如材料剛性、材料強度、材料極限、材料細微精密度等都比不上真正的金屬材料陶瓷材料。
不過陳諾看來,生物進化的技術(shù)兼容性、制造成本、制造便利性這三點就可以掩蓋所有缺點。
建造發(fā)動機,工業(yè)機械科技體系需要在計算機模擬了又模擬,最后確定了模型就開始調(diào)整生產(chǎn)線,制造零部件組裝,實際運行時,發(fā)現(xiàn)有新的問題,這又要再次模擬改進。
而生物進化科技,這生物功能模塊,可以直接在實際運行的過程調(diào)整結(jié)構(gòu),哪里不行調(diào)哪里,反復(fù)優(yōu)化試錯最終就能得到最優(yōu)解。
技術(shù)兼容性,因為技術(shù)不是進化出的特殊細胞結(jié)構(gòu),就是某種生物器官功能得到結(jié)構(gòu)加強。
這樣只要具備基礎(chǔ)材料,具備了基礎(chǔ)的技術(shù),剩下的高級應(yīng)用陳諾就能跟搭積木那般搭建出來。
搭建出來的功能模塊還都支持“熱拔插”,哪個模塊不需要,細胞就可以直接自我死亡,把營養(yǎng)和能量釋放出來讓來其他模塊。
制造便利性更別說了,人類科技還需要送制造好的衛(wèi)星上天,而陳諾只需要送一坨原材料物質(zhì)上天,想要什么功能等到了太空直接培育。
“多個電磁模塊并聯(lián),得到的磁場終于滿足霍爾推進器的需求,電流強度也足夠了。
為了減少內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量積累,影響細胞功能的運轉(zhuǎn),整個推進器內(nèi)部還集成了冷卻循環(huán)管道,這樣最終完成的推進器......
“等離子束噴射速度38千米每秒,產(chǎn)生推力......額,103毫牛!”
花了兩個月的時間,嘗試了上千種結(jié)構(gòu),運行微調(diào)不下數(shù)萬次,終于,陳諾用自己現(xiàn)階段進化出來的各種生物功能模塊,改良組裝出一臺霍爾推進器。
一臺微波爐大小,離子噴射速度達到驚人的38千米每秒,但推力卻只有103毫牛的霍爾推進器。
103毫牛,換算一下就是10.5克,這個推力也只有在無重力的太空才能使用,在星球內(nèi)環(huán)境那只是自我感動的份。
當(dāng)然,動量守恒,因為推力太小,這個霍爾推進器的食量也很低。
一天的時間,只需要123.6克的燃料。
比還在不斷升空往空間站輸送物質(zhì),一秒就燒四噸五噸燃料的火箭,無疑稱得上是小胃口。
“不過,因為內(nèi)電阻的損耗,還有電離和加速的需求,這臺霍爾推進器的功率卻超過兩千瓦,將近三匹的馬力。
三匹馬力的功率,推力卻只有10.3克,只能滋滋小水槍,生物超導(dǎo)材料必須要提上日程。”
“超導(dǎo).....”
看著噴射出幽藍色光芒,美倫美央的霍爾推進器,陳諾計算一番對方的功率消耗,心里忍不住搖頭。
超導(dǎo),這是曾經(jīng)橫在人類科技前面最大的一塊攔路石,如果不例外,這也會是陳諾以后需要面對的一個壁障。
雖然生物進化文明走的是跟機械工業(yè)文明不一樣的技術(shù)路線,但兩者實際也是殊途同歸,屬于對宇宙規(guī)則和四大基本力不同的理解和應(yīng)用。
既然是殊途同歸,那么「理論決定了科技的上限,材料決定了科技的極限」這一句話,同樣也適用于陳諾。
鑿開超導(dǎo)材料這一塊攔路石,核聚變、高速電磁炮,高能激光等就有實現(xiàn)的基礎(chǔ)。
鑿不開,文明就要被鎖死在核聚變之下,終其一生只能在一個個星系之間蛙跳,而無法進行一場真正的遠航。
看著遠處呼嘯著沖天而起,往太空運送物資的火箭,陳諾抬頭看向遙遠的太空:“根據(jù)太陽系的遺跡推測,人類消失之前,文明已經(jīng)在采集氣態(tài)行星的資源,可控核聚變想必已經(jīng)突破,常溫超導(dǎo)技術(shù)大概率已經(jīng)攻克。
等離開地球,探尋人類遺跡時,說不定就能找到一絲進化的啟發(fā)。
另外還有生物原子能技術(shù),原子能技術(shù)不突破,全部的進化生命就只能繼續(xù)使用低效的化學(xué)能。
很快就要離開地球,離開太陽系。
如果遭遇惡意的外星文明,單憑化學(xué)反應(yīng)的能量效率,根本就支撐不了一場大規(guī)模的戰(zhàn)爭,同時也支撐不了大規(guī)模的生物培育進化。
這樣一算,離開地球了也是一堆的事情。
或許這也是從無到有進化出一個文明,一個人開創(chuàng)全部科技的弊端,解決一個問題,更多的問題就冒出來。
路漫漫其修遠兮啊......”