“恒星能源采集站”的宏伟蓝图如同一座光芒万丈的灯塔,照亮了文明前行的方向,但也瞬间将最现实、最棘手的问题——运载能力——暴露在刺眼的聚光灯下。
龙芯总部,“启明星”项目(恒星能源采集站的内部代号)核心组第一次全体会议上,气氛凝重。会议室中央悬浮着采集站的概念模型,旁边列出了初步的物料清单估算。仅仅是最基础的结构框架、首批太阳能帆板和核心能源转换模块,总质量就达到了一个令人绝望的数字:不低于五万吨。
“五万吨……运到近地轨道。”负责航天运输规划的工程师,一位从国家航天机构借调来的资深专家,声音干涩地重复着这个数字,“我们目前全国——不,全世界——所有现役重型运载火箭的年总运力加起来,乐观估计也就千吨级别。而且发射成本……”
他调出了一组数据:目前国际上最先进的、可部分重复使用的重型火箭,每次发射近地轨道运载能力约150吨,单次发射成本(不算研发分摊)约15亿美元。龙芯能将其成本优化30,将五万吨物资送入轨道,也需要超过300次发射,总成本将是一个天文数字,且时间跨度将长达数十年,这还不考虑如此高频次发射对发射场、地面支持、太空交通管理带来的极限压力。
“这根本不可能。”另一位动力学专家摇头,“别说建造了,光是这些发射产生的碳排放和资源消耗,就与我们‘清洁能源’、‘摆脱资源依赖’的初衷背道而驰。我们需要火箭技术出现数量级的突破,或者……”
他顿了顿,说出了一个在科幻作品中常见、但在现实航天界被视为“遥远幻想”的名词:“……或者,找到一种革命性的、非火箭的进入太空方式。比如,太空电梯。”
“太空电梯”四个字一出,会议室里出现了短暂的寂静,随即响起一片低声议论。这个概念很美:从赤道附近的地面建造一座直达地球静止轨道(距离地面约36万公里)的“电梯”,通过缆绳连接,利用地球自转产生的离心力平衡重力,使电梯舱可以以极低的能耗、像坐电梯一样往返于天地之间。一旦建成,将彻底颠覆航天运输的经济模式,将单位质量的入轨成本降低两个数量级以上。
但是,“但是”后面跟着的是更加令人绝望的技术鸿沟。
“太空电梯的核心,是那条长达三万六千公里的‘缆绳’。”材料学首席严教授推了推眼镜,语气沉重,“它需要承受自身巨大的重量(从地面一直延伸到太空)、地球引力梯度、轨道上运行物体的科里奥利力、风载荷(低空段)、太空垃圾和微流星撞击、以及材料内部的应力疲劳。对材料的比强度(强度与密度之比)要求,是现有任何材料——包括我们正在研发的‘星脊’材料初代目标——都无法企及的。”
他调出了计算模型:“目前理论上最具潜力的材料是碳纳米管,其理论比强度极高。但且不说我们能否大规模生产出长度和质量都满足要求的、无缺陷的宏观碳纳米管缆绳,仅仅是其在大气环境下的抗氧化、抗紫外老化性能,以及如何在微观层面将数以亿计的碳纳米管‘编织’成具有宏观强度且能有效传递载荷的缆绳结构,就是近乎无解的世界级难题。更别提还需要在缆绳上集成动力、通讯、安全系统,以及设计可靠的电梯舱和平衡配置系统……”
每一项,都像一堵高不可攀的墙。
会议陷入了僵局。宏伟的目标被冰冷的物理定律和工程现实无情地挡在了门外。难道“启明星”计划,在第一步就要夭折?难道文明的升维之路,连门槛都迈不过去?
所有人的目光,下意识地投向了主位上的林枫。他一直是那个带来奇迹、打破常规的人。
林枫沉默着,手指在会议桌面上无意识地轻轻敲击,眼神深邃,仿佛在凝视着某个常人无法看到的远方。他脑海中,系统的界面正微微闪烁,没有新的任务提示,但他能感觉到,当他将注意力集中在“太空电梯”和“材料”这两个关键词上时,系统那庞大的、沉默的知识库似乎泛起了细微的涟漪。
他回忆起了之前在“燧石”中心,利用“弱化维度涡流”测试材料,意外引导“时空纤维复合材料”发生“定向进化”的经历。也许……材料的突破,不一定非要遵循传统的“设计-合成-测试”路径?
“严教授,”林枫忽然开口,打破了沉默,“如果我们暂时不去想‘完美的’、‘一次性建成’的太空电梯缆绳呢?”
“您的意思是?”
“我们能否,分阶段实现?”林枫站起身,走到全息星图前,开始勾勒,“第一步,我们不追求三万六千公里的地球静止轨道,先建造一条从地面到低轨(比如200-500公里高度)的‘亚轨道电梯’或‘高空系留平台’。这个长度只有静止轨道的百分之一到百分之几,对材料的绝对强度要求会降低很多,更侧重于抗疲劳、环境适应性和可制造性。”
他顿了顿,继续道:“这个‘第一步电梯’或者叫‘轨道天梯基座’,本身可以作为一个巨大的‘火箭发射辅助装置’。想象一下,我们将火箭或空天飞机的第一级,甚至整箭,通过这条‘天梯’提升到几十公里甚至上百公里的高空再点火发射。这可以避开最稠密、阻力最大的底层大气,极大减少燃料消耗,提升运载效率,甚至可以设计更高效的吸气式组合发动机。这样一来,我们现有火箭的运力可能立刻就能提升数倍,发射成本大幅下降。”
“同时,”林枫的目光锐利起来,“这条‘第一步天梯’本身,就是对我们材料科学、结构工程、动力控制、在轨维护能力的极限测试和验证平台。我们在建造和使用它的过程中,积累的数据、发现的问题、迭代的技术,将直接服务于未来建造真正的‘地球静止轨道电梯’,甚至……未来在其他星球(如月球、火星)建造更简单的电梯。”
“分步走……先建一个‘跳板’和‘试验床’!”苏小远眼睛一亮,“这思路更务实!用相对‘可及’的目标,驱动相关技术群的突破,同时解决眼前运力瓶颈,为‘启明星’计划输送物资!”
严教授也陷入了思考:“如果只是几十到几百公里……对缆绳材料的比强度要求确实会降低一个数量级。但我们目前的‘星脊’材料,特别是‘时空纤维复合材料’方向,在‘空间结构亲和’和‘自适应修复’上表现出潜力,或许可以通过结构设计来弥补绝对强度的不足?比如,不用一根粗壮的‘绳子’,而是用多股细缆编织成网状的‘轨道’?或者,缆绳本身是空心的,内部填充轻质材料并集成功能单元?”
思路一打开,会议室的气氛顿时活跃起来。工程师们开始讨论分段发射、空中对接、缆绳动力与导向系统、高空发射场的选址与建设等具体问题。
然而,林枫知道,即使只是“第一步天梯”,其核心材料的要求,依然远超现有水平。他需要更明确的指引。
仿佛感应到了他的渴求,沉寂的系统界面,终于泛起了一丝涟漪,一行新的提示悄然浮现:
【检测到宿主明确阶段性工程目标:“亚轨道天梯基座”。核心瓶颈:高比强度、高韧性、长寿命、可大规模生产的缆绳/结构材料。】
【关联技术树检索中……】
【匹配到潜在突破路径(需满足前置条件):
路径名称:“碳基纳米编织与场致强化复合技术”。
核心思路:以高纯度、高取向性碳纳米管阵列作为“骨架”,嵌入经“弱规则场”预处理的、具有自修复特性的生物聚合物基体,并在制造过程中同步施加特定频率的谐振能量场,诱导材料在微观层面形成稳定的“空间应力锚点”网络,从而在宏观上实现远超各组份简单叠加的比强度与韧性,并赋予材料对环境应力(如振动、温度变化、辐射)的被动自适应能力。
前置条件:
1 掌握大规模(公斤级)制备长度>10米、缺陷率低于10-6的连续碳纳米管束技术。实验室克级,长度<1米,缺陷率高)
2 完成“初级质能稳定场”发生装置验证机,并实现场参数的精细调控。(当前:仅有原理图碎片)
3 深度解析“渊裔”生物水晶的生长与能量共振机制,并成功仿生合成出具有类似自修复特性的聚合物基体前驱物。,仿生合成未成功)
4 拥有至少一处可进行“弱规则场”材料处理的大型实验设施。(“风暴之眼”测试舱需扩建升级)】
清晰!虽然每一项前置条件都极为苛刻,但至少指明了具体的技术攻关方向!不再是盲目摸索!
林枫精神大振,他迅速将系统提示的思路,结合自己的理解,转化为更具操作性的研发纲要。
“各位,”他提高声音,将所有人的注意力拉回,“关于‘第一步天梯’的核心材料,我有一个初步的、非常规的研发构想。”他将“碳基纳米编织与场致强化复合技术”的核心理念(隐去系统来源)阐述出来,重点强调了碳纳米管骨架、自修复基体、以及利用特殊能量场进行“微观结构锻造”的思路。
这听起来依旧像是科幻,但龙芯的团队早已习惯了林枫带来的“非常规”思路。严教授立刻抓住了关键:“碳纳米管的量产和质量控制是基础中的基础!我们必须立刻启动‘超净碳管’量产工艺的攻关!同时,生物聚合物基体的研究需要加强。还有那种‘能量场锻造’……这需要‘燧石’中心的‘风暴之眼’设备进行大幅升级!”
“没错。”林枫点头,“所以,我们接下来的工作分三条主线并进:一,成立‘天梯材料专项组’,主攻碳纳米管量产和生物聚合物合成,由严教授您总负责。二,‘燧石’中心在继续‘星脊’项目的同时,优先完成‘初级质能稳定场’验证机的搭建,并规划‘风暴之眼’的二期扩建,为‘场致强化’工艺做准备。三,航天工程组,开始‘第一步天梯’的总体方案设计和选址论证。”
他环视众人,目光灼灼:“‘启明星’计划需要‘天梯’作为动脉。而‘天梯’的脊梁,就靠我们手中的材料。这不是选择题,而是必答题。我们可能无法一步登天,但我们可以先造一个足够高的‘脚手架’,让我们能够得着,去建造真正的通天之塔。”
“从今天起,‘天梯’材料研发,代号‘织女’,正式启动!”
目标分解,路径初现。
通往星空的第一步,并非直接飞向太阳,而是先为沉重的身躯,编织一根能够离开地面的、坚韧的“绳索”。
“织女”项目,将在这间会议室定下的方向中,开始它漫长而艰辛的、编织星辰之路的旅程。而林枫知道,这只是系统那庞大任务链中,一个不起眼却至关重要的技术节点。前路漫漫,但至少,第一块顽石,已被撬动。