如何設(shè)計(jì)太空城下

1、如何設(shè)計(jì)太空城（下）0車輪示意圖太空城區(qū)建設(shè)預(yù)制房示意圖的磁場強(qiáng)度而言，帶電粒子的偏離程 度與其動量成反比.因此磁場的屏蔽 區(qū)域只能屏蔽低于一定截止能量的粒 子,對于高于截止能量的粒子則不能 阻止其進(jìn)入屏蔽區(qū).而且一些高能重 粒子不但能穿過屏蔽，還能產(chǎn)生次級 粒子.以環(huán)形太空城為例，如果采用 主動屏蔽，屏蔽的結(jié)構(gòu)重量為10千 噸,屏蔽厚度相當(dāng)于每平方米0.5噸，太空居民每年接受的輻射劑量為20雷姆，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過太空居民的輻射暴 露極限；如果將屏蔽厚度增加到每 平方米1 '盹，劑量可降低到每年 8 雷姆，仍然超過輻射劑量標(biāo)準(zhǔn).當(dāng)然 我們還可以增加磁場強(qiáng)度，可以將 所有的高能重粒子都阻止掉，而

2、且 還能阻止最強(qiáng)的太陽粒子輻射，使太空居民的輻射劑量降低到每年0.5空城是由幾百萬噸的材料建成，城中還有很厚的一層土壤或地面，人們的房屋和住宅又是由一定厚度的建筑材 料建成.另外，太空城的外形有好多 種，除簡單的球形和圓筒形外，其它 的外形，特別是將幾個環(huán)并排連在一 起,將幾個啞鈴組合在一起或?qū)⑶蛐?與環(huán)形結(jié)合在一起等，可以將某些部 位的屏蔽厚度增加幾倍，大大提高了 太空城的防輻射能力.因此被動屏蔽 是比較可取的，不僅安全可靠，而且 就地取材.有人建議采用等離子體屏蔽.等 離子體屏蔽屬于主動屏蔽，是一種正 在研究中的屏蔽技術(shù)彳艮有發(fā)展前 途.還有人認(rèn)為可以將等離子體屏蔽與被動屏蔽結(jié)合起來使用，

3、效果可能 更好.總之，不管采用哪一種屏蔽, 都應(yīng)遵循以下原則：安全可靠，經(jīng)濟(jì) 實(shí)用，用現(xiàn)有的科學(xué)知識和技術(shù)能力 就能實(shí)現(xiàn).從IIIJL開始建太空城太空城必須在太空建設(shè)，或者說是在L5平衡點(diǎn)建設(shè)，而不是像國際 空間站一樣，在地球上制造好以后發(fā) 射上去，然后在軌道上組裝起來.在 茫茫太空，沒有一點(diǎn)落腳之地，如何 建起一座城市？太空科學(xué)家在設(shè)計(jì)太空城時已 環(huán)形太空城如果像一個自行車 的車輪，其中央有一個球形車轂（相 當(dāng)于自行車的車軸），車轂四周是車 輻（即輻條，車輻與車輛（即鋼圈）相 連.太空城的建設(shè)順序是從球形 ”車 轂”開始，通過“車輻“到“車輛”.建筑材料主要是用鋁合金的板材和肋 材，都是一些

4、預(yù)制構(gòu)件.軍輻”和車輛”都是巨型管道，因此可采用 空間隧道”法施工.管道頂端有一 個活動蓋帽，隨著工程進(jìn)展不斷向前 移動，從而保證管道內(nèi)具有正常的大 氣環(huán)境，太空工人可以不穿太空服在 里面作業(yè)預(yù)制構(gòu)件通過管道運(yùn)到指 定地點(diǎn)，放置在正確位置后工人將其 連接起來.預(yù)制構(gòu)件連接好以后就在 里面裝上一層防輻射屏蔽材料.要全 力以赴完成環(huán)形太空城的基本結(jié)構(gòu)和 第一層屏蔽的施工，工程進(jìn)度越快越 好,為的是讓太空城盡快旋轉(zhuǎn)起來 ， 以便產(chǎn)生人工重力.一旦有了人工重力，即可開始城 區(qū)建設(shè).城區(qū)建設(shè)也是使用預(yù)制構(gòu) 件,不過這種預(yù)制構(gòu)件要用輕型材料 制成，并帶有完善的內(nèi)部設(shè)施，如洗 漱室.這種預(yù)制構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)是預(yù)制

5、程 度高，重量輕，強(qiáng)度好容易組裝， 能滿足各種住戶的不同需求 .有一種稱為“金屬汽化分子束”質(zhì)的了解和認(rèn)識比對小行星多，與月球也容易建立通訊聯(lián)系.如果利用月球資源，對月球礦石的/Jux冶煉是在月球上進(jìn)行還是在太 空城進(jìn)行？在月球上進(jìn)行看起來有利.例如在月球上將礦石開采出來后就地進(jìn)行加工冶煉，可以大大減少運(yùn)輸量，因?yàn)閺脑虑蜻\(yùn)到太空城的都是金 屬建材，不必將冶煉過程中產(chǎn)生的礦 渣也運(yùn)來.但是太空城的建設(shè)不僅需 要金屬建材，也需要礦渣.礦渣就是 很好的屏蔽材料.另外，將/Jux冶煉 設(shè)備從地球運(yùn)往月球比運(yùn)往太空城 要昂貴得多；在月球上由于每個月 有一半的時間是黑夜，使得太陽能 爐和太陽能發(fā)電站都不能

6、正常運(yùn)轉(zhuǎn)；月球上有六分之一的重力，因此所 有設(shè)備都需要有支架，在安裝大型 設(shè)備時還需要有起重機(jī).如果在太 空城進(jìn)行加工冶煉，就不存在這些 問題.從月球土壤和礦石中要提煉出建設(shè)太空城所需白各種原材料如硅，制造太空城巨大的玻璃窗和太陽能發(fā)電站光電池的主要材料；氧，太空城大氣中的主要成分，還可以用來制造水和火箭推進(jìn)劑；鋁和鈦，都是太空城最基本的金屬建筑材料，醫(yī)巫室圃O(shè)陽能最有效的方毫酸是擒衛(wèi)星式太陽粘貼的光電池多達(dá)100億片.這樣一能發(fā)電站.1968年美離人彼得備釐ll_懶電站的總質(zhì)量為50千噸.如果將 澤提出了建立衛(wèi)星式太發(fā) ll津潘默陽能拳發(fā)電，僅美國就需的構(gòu)想.-” _簧建造座衛(wèi)星式太陽能發(fā)電

7、站.衛(wèi)星式太陽能發(fā)電站有著先0i問題是如何將這樣一些龐然大比擬的優(yōu)越性.地球所接受到的太陽能，只占太陽表面發(fā)出的全部能量的二十億分之一左右，這些能量相當(dāng)于全球所需總能量的34萬彳t .另外太 空沒有晝夜和四季之分，也沒有烏云 和陰影，輻射能量十分穩(wěn)定.因而發(fā) 電系統(tǒng)相對說來比地面簡單，而且在 失重和tWj真空的環(huán)境中，對設(shè)備構(gòu)件 的強(qiáng)度要求也不太高.還有，太陽能和石油，煤炭等礦物燃料不同，不會 導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”和全球性氣候變化， 也不會造成環(huán)境污染.正因?yàn)槿绱耍?衛(wèi)星式太陽能發(fā)電站受到許多國家的 重視.衛(wèi)星式太陽能發(fā)電站主要由收 集太陽能的大面積光電板，微波發(fā)射 器,微波控制器和支架結(jié)構(gòu)組成，

8、另 外地面還有微波接收站.由于太空是 高真空，沒有重力，也沒有風(fēng)，因此 可以展開巨大的光電板.據(jù)計(jì)算，一 個發(fā)電量為5X10千瓦的衛(wèi)星式太 陽能發(fā)電站，需要安裝兩大塊面積為 物發(fā)射到距離地面 36000千米的地 球同步軌道上去？目前有兩種方案： 一種方案是在500千米高的近地軌 道上建立一個組裝廠，將在地面生 產(chǎn)出來的衛(wèi)星式太陽能發(fā)電站的零 部件分批發(fā)射上去，在太空組裝廠 里組裝好后，再將其從低軌道推到 高軌道；另一種是將太陽能發(fā)電站 建在月球上，成為月球太陽能發(fā)電 立第一種方案需要付出高昂的太空 運(yùn)輸費(fèi)用，要將一個50千噸重的衛(wèi)星 式太陽能發(fā)電站最后放置在地球同步 軌道上，其運(yùn)輸費(fèi)用估計(jì)是

9、800億 1000億美元.如果要將數(shù)以百計(jì)的衛(wèi) 星式太陽能發(fā)電站送上去，其太空運(yùn) 輸費(fèi)用就將是天文數(shù)字.第二種方案 可以減少太空運(yùn)輸費(fèi)用，但在月球上 建太陽能發(fā)電站，有許多技術(shù)問題沒 有解決，特別是在月球上發(fā)出來的電 如何送到地球上來？如果將太空城的工業(yè)區(qū)變成一個衛(wèi)星式太陽能發(fā)電站的設(shè)計(jì)，生產(chǎn) 衛(wèi)星式太陽能發(fā)電站在太空毒怒生產(chǎn)和 組裝好后，可以用電推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)到 地球同步軌道上從太空城翻地球同 且電推進(jìn)系統(tǒng)所需要的電力直接由太 陽能電站供應(yīng).估計(jì)這樣的太空運(yùn)輸 費(fèi)用僅為260億美元.將太空運(yùn)輸費(fèi) 用降下來后，每度電的費(fèi)用僅是幾美 分.設(shè)計(jì)太空城為什么要考慮給地球建造衛(wèi)星式太陽能發(fā)電站 ？這是囚 為按太空城的設(shè)計(jì)原則，太空城必須 與地球搞貿(mào)易，必須吸引“外資”必 須養(yǎng)活自己.太空城有什么”適銷對 路的產(chǎn)品”來與地球搞貿(mào)易？太卒科 學(xué)家想來想去只有出口衛(wèi)星式人能 發(fā)電站.試想,