第二百四十一章 解决方案
如果说宇宙射线、太阳风暴、高能粒子是让航天器故障的第一大要素。
那么燃料或者氧化剂的燃烧、爆炸或者泄漏,就是航天器事故之中的第二大因素。
而且第一大因素和第二大因素,可能会相互影响,引发连锁反应,从而让航天器发生事故。
就像阿波罗13号的那一次事故一样。
阿波罗13号是米粒家阿波罗计划中的第三次载人登月任务。
1970年4月11日米粒家用土星5号运载火箭将阿波罗13号飞船发射升空,在升空后接近56个小时的时候,阿波罗13号飞船2号贮氧箱发生爆炸。
幸好在经过地面指挥中心的抢救之后,阿波罗13号上的3名宇航员在与各种恶劣环境斗争之后,成功的于1970年4月17日顺利降落。
那当时阿波罗13号飞船的情况究竟是什么样的?
究竟是氧气瓶事先就有缺陷还是在飞行过程中操作不当导致爆炸?
事后,米粒家成立了事故调查组,查明了事故原因。
原因是安在服务舱液氧贮箱中加热系统的两个恒温器开关,由于过载产生电弧放电作用,将其连成通路,使加热管路温度高达500度,烤焦了附近的导线,最后引起氧气爆炸。
不要认为作为氧化剂的氧气不会爆炸,高压低温的液氧,就算是没有燃料,一旦维持低温的设备失效,液氧会急速气化膨胀,从而撑爆液氧瓶,这就是典型的物理爆炸。
“从全世界各个国家的航天事故之中,我们可以分析出电子元器件的故障、燃料和氧化剂爆炸是航天器事故之中的主要因素。”黄豪杰点开这两个因素,然后放大出来。
“这两个因素我们航天局也研究过,但是只能治标不治本。”李仲庭无奈的说道。
“第一个因素,电子元器件的故障,我认为应该从两个方向了来解决,一是增强电子元器件的抗辐射能力,二是隔绝高能粒子、太阳风暴、宇宙射线。”
“电子元器件的辐射抗性,只能用一些抗辐射材料来解决,比如我们航天器上面一般使用聚酰亚胺镀铝、金箔来抗辐射。”李仲庭开口说道。
事实上,黄金隔绝辐射的性能要强过铅,这是为什么航天器上面大量使用的原因。
至于为什么,现在普通人一想到抗辐射就想到铅去,那是因为铅的储量庞大价格便宜,而黄金价格昂贵,只能在特定领域使用。
其实,原子序列越大的元素,对于辐射的抗性就越强,但是原子序列越大,就代表这个元素越稀有,价格越昂贵,当然这还得排除那些本身就有辐射的元素。
“那就加大黄金的使用,不用金箔改用金板材。”黄豪杰直接说道。
至于他为什么这么有底气,因为海水淡化研究所的袁全博士,最近已经实现了黄金过滤薄膜技术。
银河科技已经在东岛东海岸建立一个黄金提取工厂,利用太阳能薄膜发电自持,每天可以在海水之中提取15~20公斤黄金。
一个工厂一年可以生产~吨黄金。
如果还不够,大不了多建几个提取工厂。
看着黄豪杰胸有成竹的样子,李仲庭等人只能硬着头皮点头同意。
“事实上,我还有另一个方案来解决宇宙射线和高能粒子的问题,那就是人造磁场来偏转高能粒子。”黄豪杰说出他的方案。
“人造磁场?……”李仲庭当然知道这个技术的原理。
那就是仿造蓝星的星球磁场,隔绝高能粒子的原理,通过制作一个磁场,偏转那些高能粒子。
当然这个方法不是百分百隔绝的,磁场可以偏转的高能粒子必须是带电,没有带电的粒子是无法偏转的,例如中子就无法偏转。
如果通过人造磁场和抗辐射材料联合,可以做到隔绝绝大部分的高能粒子和宇宙射线。
但是人造磁场可不是那么容易的,特别是这么大型的人造磁场。
“或许可以常温超导体来实现。”马院士说了一个方法。
“没有错,我和马院士的想法一样那就是通过常温超导体来实现人造磁场,配合抗辐射材料,来减少宇宙射线和高能粒子。”
思路一打开,所有人的活络起来,纷纷各抒己见,将方案完善起来。
所以说办法总比困难多,有了方向总是有办法可以解决的。
更何况银河科技的材料学,也让很多技术的实现难度大大减小,毕竟有时候不是技术不行,而是材料和技术对不上。
就像想现在的核聚变发电一样,银河科技已经解决了常温超导体的问题,只有接下来有人可以解决抗中子照射问题,那么核聚变发电的难题将迎刃而解。
讨论好了电子元器件的抗辐射问题,接下来就是燃料和氧化剂的爆炸问题。
如果电子元器件的故障问题,航天器还可能修复或者半死不活的拖着,那么燃料和氧化剂爆炸引发的故障,绝对是九死一生来形容。
特别是在航天还在大气层阶段,航天器90%的质量都是燃料和氧化剂,想想就知道其中的可怕。
就像土星五号一样,整个运载火箭重量才3000吨略出,其中的燃料和氧化剂重量就达到了2900吨。
这可不是2900吨水,而是2900液氧、煤油和液氢,一点点火星或者静电,就可以将整个运载火箭炸到粉身碎骨。
“这个是我们银河科技研发的氢气固化剂,可以在常温常压状态下将氢气变成一种亚金属氢。”黄豪杰将一份亚金属氢的资料发给所有人。
王光海看到这个名字,不由自主的问道:“亚金属氢?和金属氢是什么关系?”
“这样说吧!亚金属氢和金属氢在密度上面相差无几,但是却没有金属氢的超导特性和爆炸特性,是一种相对稳定的物质,除非温度超过372摄氏度,不然亚金属氢不会燃烧和爆炸。”李想解释道。
马院士也跟着说道:
“我们在实验飞船上面测试过,这种亚金属氢非常稳定,只需要保证温度不超过372摄氏度,就没有问题,当然我们设计的储存瓶是可以保证内部温度不会超过100摄氏度的。”
“既然非常稳定,如何燃烧?”王光海非常疑惑。
马院士笑着回道:“燃烧的并不是亚金属氢,而且氢气,在特定条件的刺激下,亚金属氢会迅速释放出氢气。”
“原来如此,也就是说不使用的时候就是亚金属氢状态,使用的时候就是氢气状态。”王光海恍然大悟。
“你们这个技术非常厉害,就算是没有质量投射器,你们在运载火箭上面也是大有可为。”飞船专家赞叹不已。
“是啊!没想到黄先生你们还藏这一手。”李仲庭也感叹银河科技的技术储备非常雄厚。
把需要低温高压储备的液氢,改成可以常温常压储备的亚金属氢,这给运载火箭或者宇宙飞船的设计减少了很多难度。
毕竟要维持低温高压的液氢,一旦出问题那就是灾难性的,弄不好整个航天器可能被炸成渣。
“如果采用亚金属氢来替代液氢,不仅仅更加安全可控,更重要的密度,亚金属氢的密度是液氢的7倍,这意味着之前储存1吨液氢的容器,现在可以储存7吨。”马院士继续说道。
王光海和李仲庭等人也盘算起来,一般来说氢氧发动机的燃料和氧化剂,也就是液氢和液氧的比重是1:8。
为什么是1:8,原因非常简单,因为氢氧燃烧之后的产物是水,也就是H2O,根据氢原子的原子质量约为1,氧原子的原子质量约为16,就可以计算出液氢和液氧的比重是1:8。
但是液氢和液氧的密度比,却天差地别,液氢的密度是千克每立方米,而液氧的密度是1141千克每立方米。
液氢和液氧的密度比约为1:16,这样一来1吨液氢需要14个立方米来储存,而8吨液氧才7个立方米。
如果改用亚金属氢,1吨才需要2个立方米左右。
在宇宙飞船之中,不仅仅重量锱铢必较,连体积也是锱铢必较的。
如果大家看过神舟飞船在外太空的情况,就知道里面的空间是多么拥挤。
宇航员几乎是连操作仪表盘的空间都没有,这也是为什么东唐和毛熊的宇宙飞船里面配备一根棍子的原因,那根棍子就是用来按仪表盘按键的。
请收藏本站:https://www.kmacs.org。海棠书屋手机版:https://m.kmacs.org
那么燃料或者氧化剂的燃烧、爆炸或者泄漏,就是航天器事故之中的第二大因素。
而且第一大因素和第二大因素,可能会相互影响,引发连锁反应,从而让航天器发生事故。
就像阿波罗13号的那一次事故一样。
阿波罗13号是米粒家阿波罗计划中的第三次载人登月任务。
1970年4月11日米粒家用土星5号运载火箭将阿波罗13号飞船发射升空,在升空后接近56个小时的时候,阿波罗13号飞船2号贮氧箱发生爆炸。
幸好在经过地面指挥中心的抢救之后,阿波罗13号上的3名宇航员在与各种恶劣环境斗争之后,成功的于1970年4月17日顺利降落。
那当时阿波罗13号飞船的情况究竟是什么样的?
究竟是氧气瓶事先就有缺陷还是在飞行过程中操作不当导致爆炸?
事后,米粒家成立了事故调查组,查明了事故原因。
原因是安在服务舱液氧贮箱中加热系统的两个恒温器开关,由于过载产生电弧放电作用,将其连成通路,使加热管路温度高达500度,烤焦了附近的导线,最后引起氧气爆炸。
不要认为作为氧化剂的氧气不会爆炸,高压低温的液氧,就算是没有燃料,一旦维持低温的设备失效,液氧会急速气化膨胀,从而撑爆液氧瓶,这就是典型的物理爆炸。
“从全世界各个国家的航天事故之中,我们可以分析出电子元器件的故障、燃料和氧化剂爆炸是航天器事故之中的主要因素。”黄豪杰点开这两个因素,然后放大出来。
“这两个因素我们航天局也研究过,但是只能治标不治本。”李仲庭无奈的说道。
“第一个因素,电子元器件的故障,我认为应该从两个方向了来解决,一是增强电子元器件的抗辐射能力,二是隔绝高能粒子、太阳风暴、宇宙射线。”
“电子元器件的辐射抗性,只能用一些抗辐射材料来解决,比如我们航天器上面一般使用聚酰亚胺镀铝、金箔来抗辐射。”李仲庭开口说道。
事实上,黄金隔绝辐射的性能要强过铅,这是为什么航天器上面大量使用的原因。
至于为什么,现在普通人一想到抗辐射就想到铅去,那是因为铅的储量庞大价格便宜,而黄金价格昂贵,只能在特定领域使用。
其实,原子序列越大的元素,对于辐射的抗性就越强,但是原子序列越大,就代表这个元素越稀有,价格越昂贵,当然这还得排除那些本身就有辐射的元素。
“那就加大黄金的使用,不用金箔改用金板材。”黄豪杰直接说道。
至于他为什么这么有底气,因为海水淡化研究所的袁全博士,最近已经实现了黄金过滤薄膜技术。
银河科技已经在东岛东海岸建立一个黄金提取工厂,利用太阳能薄膜发电自持,每天可以在海水之中提取15~20公斤黄金。
一个工厂一年可以生产~吨黄金。
如果还不够,大不了多建几个提取工厂。
看着黄豪杰胸有成竹的样子,李仲庭等人只能硬着头皮点头同意。
“事实上,我还有另一个方案来解决宇宙射线和高能粒子的问题,那就是人造磁场来偏转高能粒子。”黄豪杰说出他的方案。
“人造磁场?……”李仲庭当然知道这个技术的原理。
那就是仿造蓝星的星球磁场,隔绝高能粒子的原理,通过制作一个磁场,偏转那些高能粒子。
当然这个方法不是百分百隔绝的,磁场可以偏转的高能粒子必须是带电,没有带电的粒子是无法偏转的,例如中子就无法偏转。
如果通过人造磁场和抗辐射材料联合,可以做到隔绝绝大部分的高能粒子和宇宙射线。
但是人造磁场可不是那么容易的,特别是这么大型的人造磁场。
“或许可以常温超导体来实现。”马院士说了一个方法。
“没有错,我和马院士的想法一样那就是通过常温超导体来实现人造磁场,配合抗辐射材料,来减少宇宙射线和高能粒子。”
思路一打开,所有人的活络起来,纷纷各抒己见,将方案完善起来。
所以说办法总比困难多,有了方向总是有办法可以解决的。
更何况银河科技的材料学,也让很多技术的实现难度大大减小,毕竟有时候不是技术不行,而是材料和技术对不上。
就像想现在的核聚变发电一样,银河科技已经解决了常温超导体的问题,只有接下来有人可以解决抗中子照射问题,那么核聚变发电的难题将迎刃而解。
讨论好了电子元器件的抗辐射问题,接下来就是燃料和氧化剂的爆炸问题。
如果电子元器件的故障问题,航天器还可能修复或者半死不活的拖着,那么燃料和氧化剂爆炸引发的故障,绝对是九死一生来形容。
特别是在航天还在大气层阶段,航天器90%的质量都是燃料和氧化剂,想想就知道其中的可怕。
就像土星五号一样,整个运载火箭重量才3000吨略出,其中的燃料和氧化剂重量就达到了2900吨。
这可不是2900吨水,而是2900液氧、煤油和液氢,一点点火星或者静电,就可以将整个运载火箭炸到粉身碎骨。
“这个是我们银河科技研发的氢气固化剂,可以在常温常压状态下将氢气变成一种亚金属氢。”黄豪杰将一份亚金属氢的资料发给所有人。
王光海看到这个名字,不由自主的问道:“亚金属氢?和金属氢是什么关系?”
“这样说吧!亚金属氢和金属氢在密度上面相差无几,但是却没有金属氢的超导特性和爆炸特性,是一种相对稳定的物质,除非温度超过372摄氏度,不然亚金属氢不会燃烧和爆炸。”李想解释道。
马院士也跟着说道:
“我们在实验飞船上面测试过,这种亚金属氢非常稳定,只需要保证温度不超过372摄氏度,就没有问题,当然我们设计的储存瓶是可以保证内部温度不会超过100摄氏度的。”
“既然非常稳定,如何燃烧?”王光海非常疑惑。
马院士笑着回道:“燃烧的并不是亚金属氢,而且氢气,在特定条件的刺激下,亚金属氢会迅速释放出氢气。”
“原来如此,也就是说不使用的时候就是亚金属氢状态,使用的时候就是氢气状态。”王光海恍然大悟。
“你们这个技术非常厉害,就算是没有质量投射器,你们在运载火箭上面也是大有可为。”飞船专家赞叹不已。
“是啊!没想到黄先生你们还藏这一手。”李仲庭也感叹银河科技的技术储备非常雄厚。
把需要低温高压储备的液氢,改成可以常温常压储备的亚金属氢,这给运载火箭或者宇宙飞船的设计减少了很多难度。
毕竟要维持低温高压的液氢,一旦出问题那就是灾难性的,弄不好整个航天器可能被炸成渣。
“如果采用亚金属氢来替代液氢,不仅仅更加安全可控,更重要的密度,亚金属氢的密度是液氢的7倍,这意味着之前储存1吨液氢的容器,现在可以储存7吨。”马院士继续说道。
王光海和李仲庭等人也盘算起来,一般来说氢氧发动机的燃料和氧化剂,也就是液氢和液氧的比重是1:8。
为什么是1:8,原因非常简单,因为氢氧燃烧之后的产物是水,也就是H2O,根据氢原子的原子质量约为1,氧原子的原子质量约为16,就可以计算出液氢和液氧的比重是1:8。
但是液氢和液氧的密度比,却天差地别,液氢的密度是千克每立方米,而液氧的密度是1141千克每立方米。
液氢和液氧的密度比约为1:16,这样一来1吨液氢需要14个立方米来储存,而8吨液氧才7个立方米。
如果改用亚金属氢,1吨才需要2个立方米左右。
在宇宙飞船之中,不仅仅重量锱铢必较,连体积也是锱铢必较的。
如果大家看过神舟飞船在外太空的情况,就知道里面的空间是多么拥挤。
宇航员几乎是连操作仪表盘的空间都没有,这也是为什么东唐和毛熊的宇宙飞船里面配备一根棍子的原因,那根棍子就是用来按仪表盘按键的。
请收藏本站:https://www.kmacs.org。海棠书屋手机版:https://m.kmacs.org