啟明星一號的整體框架完工後,工程指揮部召開了為期七天的封閉會議。
參會者不僅有藍星聯盟的高層領導,還有各系統的總工程師,副總工程師,以及一線技術骨幹。
超過三千多人擠在一個臨時改造的會議廳裡,對著全息螢幕上的飛船剖面圖,一項一項地敲定接下來的建造順序。
別覺得這三千多人就很多。
事實上,為了這個人類的世紀大工程,整個人類聯盟,動用的人力,多達數千萬。
注意,這還是直接參與的人員。
那些中間參與的人,更是多達數億。
可以說,整個人類社會,整個藍星世界,都在圍繞著此工程轉。
所以,這3000多人,絕對沒有一個是簡單的。
起碼都是一個方面的領軍人物,領導者。
——
具體的會議內容就不再細說。
會議第三天,一份名為《啟明星一號內部系統建造優先順序方案》的檔案正式出爐。
第一優先順序:生命維持系統。
理由最簡單:沒有生命維持,其他系統建得再好,人也上不去。
第二優先順序:能源系統。
沒有能源,所有系統都是擺設。
第三優先順序:推進系統。
飛船的核心功能,必須優先保障。
第四優先順序:導航與通訊系統。
飛船要飛出去,還得飛回來,還得和藍星保持聯絡。
第五優先順序:防護系統。
宇宙不是善堂,輻射,微隕石,溫度劇變,每一樣都能要命。
第六優先順序:生活系統。
人要在飛船上生活幾個月甚至幾年,不能只靠營養膏和睡袋。
第七優先順序:工作系統。
科研裝置,採礦裝置,維修裝置,飛船不是隻用來載人的。
第八優先順序:倉儲系統。
物資儲備,備件儲備,應急儲備,有備無患。
第九優先順序:冗餘系統。
所有關鍵系統的備份,單獨列為一個優先順序,穿插在其他系統之間完成。
第十優先順序:除錯與測試。
系統建完了不算完,得能協同工作。
這個優先順序方案,掛在指揮部最顯眼的位置。
張遠說:“誰要是敢跳過前面的系統先搞後面的,自己跳進真空室。”
沒有人笑。
因為所有人都知道,這不是玩笑。
生命維持系統的總工程師是周明慧。
這個名字,五年前還默默無聞。
五年後的今天,已經是整個航天界公認的頂尖專家。
但此刻,她面對的是職業生涯中最大的挑戰。
閉環生態系統。
這不是舊時代空間站那種“帶夠水、帶夠氧、帶夠食物”的模式。
那種模式,支撐三個月就是極限。
啟明星一號要去火星,單程一個月,往返加停留,至少半年,甚至好幾年。
半年時間,幾千名船員。
需要的氧氣,水,食物,是一個天文數字。
如果全部帶上去,飛船一半的空間都得裝物資。
所以必須閉環。
氧氣迴圈:船員撥出二氧化碳,透過某種方式轉化為氧氣。
水迴圈:每一滴汗,每一滴尿,都要回收淨化,重新使用。
食物迴圈:不能只靠儲備,得在飛船上種點甚麼。
周明慧的方案,用了整整三年時間才敲定。
氧氣迴圈系統:
採用改良版的藻類反應器。
不是那種巨大的透明水箱,而是模組化的,可以嵌入艙壁的平板式反應器。
每一塊平板只有兩厘米厚,一平方米大小,裡面培養著經過基因編輯的螺旋藻。
這種螺旋藻的光合效率是普通植物的十倍,對光照強度的要求卻只有十分之一。
它們不需要太陽,只需要LED燈。
燈的能量來自核聚變反應堆,完全不成問題。
數十萬塊平板,分佈在飛船各個艙室的牆壁上,總面積超過十萬平方米。
別覺得多,其實很合理。
因為面積是算在上下左右,各個大小空間裡的,所以有這麼多。
預計足夠為數萬人提供所需的全部氧氣。
水迴圈系統:
採用七級過濾加蒸餾的組合方案。
第一級:物理過濾,去除大顆粒雜質。
第二級:活性炭吸附,去除有機汙染物。
第三級:反滲透膜,去除溶解鹽類。
第四級:紫外線消毒,殺滅微生物。
第五級:蒸餾,徹底淨化。
第六級:礦物質新增,讓水變得適合飲用。
第七級:臭氧保鮮,防止儲存過程中二次汙染。
整個系統全自動執行,回收率達到99.7%。
也就是說,船員喝下去的水,最後只有0.3%會損耗在實驗,清潔等無法回收的環節。
食物迴圈系統:
這是最難的。
飛船上的空間有限,不可能種傳統作物。
周明慧的團隊花了兩年時間,篩選了三千多種植物,最後選定了一種:改良型多年生樹形稻穀。
這種樹形稻穀,相當於一種果樹。
只要長成,就能源源不斷的產出稻穀,就像水果一樣。
一畝地,一年的產出,理論上能達到8000公斤。
但缺點也不是沒有。
那就是前期需要時間成長。
最少三年,才能達到結出果實的地步。
從第四年開始,每年都能產出稻穀,一直不停。
直到50年後,進入衰敗期,60年左右枯萎。
而且,味道也一般。
這個植物,是藍星聯盟這幾年的農業黑科技成果之一。
如今正好合適。
藍星聯盟有試驗田,今年正好有大批的成熟體。
拿出一部分遷到星際飛船上,可行。
經過特殊處理,可以做成數百種食物。
除了這個,還有數十種輔助作物:一種高蛋白的藻類,一種富含維生素的微型蔬菜,一種可以用來調味的香草,等等。
這數十種作物,足夠提供船員所需的所有營養。
種植區被設計成多層立體結構,每一層都有獨立的LED光源和營養液迴圈系統。
總種植面積只有五千平方米,但年產量相當於傳統農田的五十倍。
周明慧在方案最後寫了一段話:
“這套系統,理論上可以無限期執行,只要能源不斷,人就不會渴死,餓死,憋死。”
“但它有一個弱點:任何一環出問題,都可能導致連鎖反應。”
“所以,必須有三套備份。”
“三套。”
具體怎麼搞,這裡不再細說。
——
然後,就是能源系統的總工程師叫科瑞達。
五十歲,沉默寡言,一輩子只幹一件事:核聚變。
舊時代,他在託卡馬克裝置上耗了二十年,親眼看著那東西從實驗走向實用。
新紀元,他主持設計了藍星上第一座商用核聚變電站。
現在,他的任務是:把十二座核聚變反應堆,塞進一艘飛船裡,且完美執行,聯通整個非常。
這是一個體系,細節多如牛毛,普通人無法想象。
比當初的光刻機都要複雜百倍,千倍。
要知道,核聚變在地上和天上,完全是兩碼事。
在地上,反應堆可以做得很大,可以配幾十噸重的遮蔽層,可以有專門的技術團隊二十四小時維護。
在天上,每公斤重量都要精打細算,遮蔽層要儘可能薄,維護要靠機器人,而且一旦點火,就得連續執行幾個月不能停。
他的方案,前後修改了三十七版。
採用球形託卡馬克設計,比傳統的環形託卡馬克更緊湊,磁場效率更高。
直徑只有三米,卻能輸出五百兆瓦的熱功率。
十二座反應堆,總熱功率六千兆瓦。
這個數字,相當於新時代一座都市圈城市的用電量。
能量轉換系統:
核聚變產生的是熱能,熱能要轉換成電能,才能驅動飛船。
傳統的汽輪機太笨重,他用的是磁流體發電技術。
高溫等離子體直接透過強磁場,產生電流。
沒有運動部件,效率更高,體積更小。
一套磁流體發電系統,重量只有汽輪機的十分之一,效率卻高出好幾倍。
能量分配網路:
十二座反應堆,不是各自為政,而是聯網執行。
主控計算機根據各系統的實時需求,動態調整每一座反應堆的出力。
需要加速時,十座堆全功率執行。
需要休眠時,只保留一座堆低功率執行,其餘堆進入待機狀態。
分配網路採用三重冗餘設計:三條獨立的匯流排,三條獨立的控制系統。
任何一條出問題,另外兩條自動接管。
熱管理系統:
核聚變產生的廢熱,必須排出去。
在太空中,散熱只能靠輻射。
郭震設計了六組大型散熱翼板,總散熱面積達到一萬平方米。
當飛船不需要加速時,翼板展開,把廢熱輻射到宇宙空間。
散熱翼板的材料是新型碳晶複合材料,厚度只有兩毫米,卻能承受一千度的高溫。
備份方案:
十二座反應堆,本身就是冗餘設計。
即使八座同時故障,剩下的四座也能維持基本執行,讓飛船安全返回藍星。
除此之外,還有一套獨立的應急能源系統:三百組固態氫燃料電池。
平時不用,關鍵時刻可以支撐飛船執行三十天。
他在會議上只說了一句話:
“這套系統,夠人類飛到冥王星。”
沒有人反駁。
因為所有人都知道,他說的是真的。
推進系統的總工程師是鄭重。
他花了五年時間,從原型機走到最終版。
最終版的推進器,高一百五十米,重八千噸,是整艘飛船上最大的單體裝置。
它的核心,是一個直徑五米的核聚變反應腔。
燃料是氦-3,取自月球。
反應產生的高溫等離子體,透過強磁場約束,從噴口高速噴出。
推力:三十五萬千牛。
這個數字意味著甚麼?
意味著啟明星一號可以以1g的加速度持續加速。
在地球上,1g就是正常重力。
在太空中,1g意味著飛船裡的人可以像在地面上一樣站立,行走,不會失重。
連續加速一個月,飛船的速度可以達到光速的百分之五。
每秒一萬五千公里。
鄭重在測試報告裡寫了一段話:
“三百次點火測試,累計執行時間超過五千小時,所有資料都在設計範圍內。”
“它準備好了。”
——
導航系統的總工程師叫趙海平。
三十八歲,是幾個總工裡最年輕的。
他的任務,是讓飛船在幾千萬公里的航程中,不偏航,不迷路。
導航系統:
採用分段航行演算法,不是全程計算,而是一段一段算。
飛船起飛後,先算第一段的航線。
這一段航程大約三天,引力變化可以精確預測。
飛到這一段終點,停下來,用所有算力計算下一段。
如此重複,直到抵達目的地。
這種演算法的好處是:算力需求大大降低,精度反而更高。
導航基準採用三重參照:恆星定位,脈衝星定位,藍星信標。
三者互為備份,任何一個失效,另外兩個也能維持導航精度。
通訊系統:
距離越遠,通訊越難。
到火星最近的時候,訊號單程需要三分鐘。
最遠的時候,需要二十分鐘。
傳統無線電不行。
頻率太高,衰減太快。
頻率太低,頻寬不夠。
趙海平用的是鐳射通訊。
不是普通鐳射,是經過特殊調製的量子鐳射。
理論上,頻寬可以達到每秒十吉位元,足夠傳輸高畫質影片和大量科學資料。
鐳射通訊的問題是對準太難。
幾千萬公里外,要把一束鐳射打回藍星,精度要求相當於從一萬公里外射中一枚硬幣。
趙海平的解決方案是:自適應光學系統。
飛船上的發射器會根據藍星信標的反饋,實時調整鐳射的方向。
調整頻率達到每秒一萬次,確保光束始終對準接收站。
深空導航網路:
光有飛船上的系統不夠,藍星上也要有配套。
趙海平主持建設了深空導航網路,由三十七座大型射電望遠鏡組成,分佈在全球各地。
這些望遠鏡聯網執行,可以精確測量飛船的位置和速度,誤差不超過一米。
測量資料透過量子加密通道傳回飛船,作為導航系統的修正依據。
趙海平在內部會議上說:
“這套系統,能讓飛船在幾千萬公里的航程中,誤差不超過一百公里。”
“一百公里,聽起來很大,但在宇宙尺度上,相當於在地球上瞄準一枚硬幣。”
但還是不夠,這個系統,會在後面的研究中,逐漸加強,最佳化。
讓誤差更小。
——
防護系統的總工程師叫陳默。
名字叫默,人很沉默。
開會的時候,他可以一整天不說話。
但只要開口,說的都是關鍵問題。
他的任務是:讓飛船和人在宇宙中活下來。
輻射防護:
宇宙中最危險的,不是真空,是輻射。
太陽風暴,銀河宇宙射線,甚至飛船自己的核聚變反應堆,都在產生輻射。
長期暴露,輕則增加癌症風險,重則當場死亡。
陳默的方案是:十二層防護。
第一層:主動電磁場。
在飛船周圍生成一個強磁場,偏轉帶電粒子。
這層防護不需要厚度,只需要能量。
第二層到第十一層:十層複合材料。
活鋼-碳晶基體,中間夾著高含氫材料。
氫原子能有效吸收中子輻射和中高能粒子。
第十二層:內層裝甲。
鈦合金板,厚五毫米。
這是最後一道防線,擋住那些穿透前面十一層的漏網之魚。
十二層加起來,總厚度只有三十厘米。
但在模擬測試中,可以把輻射劑量降到藍星上水平的三分之一。
當然,這並沒有計算飛船的外殼防護層,那可不是區區30多厘米能解決的。
微隕石防護:
宇宙中到處都是微隕石,速度高達每秒幾十公里。
一粒沙大小的隕石,就能擊穿普通金屬板。
陳默的方案是:雙層鎧甲加自動修復。
外層是犧牲層,厚度五毫米,專門用來捱打。
被擊穿後,問題不大,還有內層頂著。
內層是活鋼材料,具有自修復功能。
被擊穿後,材料會自動生長,填補缺口。
修復速度取決於損傷大小,小的幾分鐘,大的幾天。
效果其實並不好,但只要有人為干預,還是很可以的。
兩層之間,是感測器網路。
每秒掃描飛船表面一次,發現撞擊立即定位,判斷損傷程度。需要修復的,啟動修復程式。不需要修復的,記錄在案,供後續分析。
溫度防護:
飛船在太空中,向陽面溫度高達一百多度,背陽面低至零下一百多度。
沒有防護,金屬都會熱脹冷縮到變形。
陳默的方案是:主動熱控系統。
飛船表面覆蓋著一種特殊材料,可以調節紅外發射率。
需要散熱時,發射率調高。
需要保溫時,發射率調低。
內部還有一套流體迴圈系統,把熱量從熱的地方帶到冷的地方,實現全船溫度均衡。
陳默在方案裡只寫了一句話:
“這套系統,能讓飛船內部的溫度,始終保持在20到25度之間。”
“不管外面是多少度。”
——
生活系統的總工程師叫溫靜。
她是幾個總工裡唯一的女性,也是唯一一個把“舒服”當成技術指標的人。
“飛船不是實驗室,是人的家。”
她經常這麼說:“人舒服了,才能好好工作。”
她的方案,讓很多工程師覺得浪費空間。
但最後,楊牧還是拍板:按她的做。
居住艙:
數千名船員,不可能每人一個單間。
但也不能像舊時代潛艇那樣,幾十人擠在一個艙裡。
溫靜的設計是:四人一個艙室。
每個艙室十二平方米,四張床,四個儲物櫃,一張桌子,一個衛生間。
床可以摺疊,桌子可以升降,儲物櫃嵌在牆裡。
空間不大,但夠用。
而且每個艙室都有窗戶,不是真正的窗戶,是高畫質顯示屏,實時顯示飛船外部的攝像頭畫面。
想看星空就看星空,想看藍星就看藍星。
餐飲區:
三個餐廳,每個都可以容納兩千人同時就餐。
不是吃營養膏那種就餐,是真的吃飯。
正餐,想吃甚麼都有,當然,前提是有儲備,能生產。
還有咖啡,茶,果汁,用回收水做的,但經過處理,和藍星上的沒甚麼區別。
娛樂區:
健身房、圖書館、全息影院、遊戲室。
不是擺設,是真的要用的。
幾個月的航程,沒有娛樂,人會瘋。
溫靜特別設計了一個觀景艙,位於飛船最前端,有一個巨大的弧形玻璃窗,不是真正的玻璃,是透明裝甲,強度足夠抵禦微隕石。
船員可以站在那裡,看著星空,看著藍星越來越遠,看著火星越來越近。
醫療區:
一個小型醫院,有手術室,病房,藥房,康復室,等等。
醫生是遠端的。
藍星上的專家透過全息影像參與會診。
但手術機器人是實體的,可以執行精細操作。
藥房裡儲備了各種常見病,意外傷的藥品和器材。
還有三臺自動醫生,船員自己操作,可以完成常規檢查和簡單治療。
心理支援系統:
這是溫靜最得意的設計。
飛船上有一個人造生態空間,裡面是森林,海灘,草原,花海,等等。
雖然很小,只有不到2000平米。
船員可以在裡面散步,跑步,發呆,假裝自己還在藍星上。
還有一個寵物艙,貓,狗,鳥,等等。
船員可以摸它們,和它們說話,玩耍。
溫靜在方案審查會上說:
“這些東西,看起來浪費空間。”
“但它們能讓船員保持良好的心理狀態。”
“狀態好,工作效率高,不容易出錯。”
“不出錯,就是對飛船最大的保護。”
審查會沉默了三秒。
然後楊牧說:
“透過。”
——
工作系統也非常重要。
飛船上有三十七個實驗室,分佈在不同的艙段。
生物實驗室、地質實驗室、物理實驗室、化學實驗室……幾乎涵蓋了所有學科。
裝置都是模組化的,可以根據任務需要更換。
第一次去火星,重點是地質和大氣研究。
第二次去,可能就是生物和土壤研究。
採礦裝置:
目標是火星和小行星帶。
飛船上配備了三套採礦系統:一套鑽探、一套破碎、一套提煉。
鑽探系統可以鑽到地下五十米,採集巖芯樣本。
破碎系統可以把大塊礦石粉碎成小顆粒。
提煉系統可以分離出有用的礦物和金屬。
提煉出來的東西,一部分帶回藍星,一部分就地利用,比如用火星土壤制磚,蓋房子。
維修裝置:
飛船要飛幾個月,不可能不出故障。
維修裝置包括臺多功能機器人,100套3D印表機,15套小型多功能冶煉爐。
機器人可以執行艙外維修任務,不需要人出艙。
3D印表機可以列印備件,缺甚麼打甚麼。
冶煉爐可以熔化廢舊金屬,重新鑄造成需要的形狀。
“這套系統,可以讓飛船在遠離藍星的情況下,自己修自己。”
“理論上,無限期執行。”
然後,就是倉儲系統:
它的任務很簡單,就是把足夠幾千人用五年的物資,塞進飛船裡。
五年,不是隨便說的。
去火星,往返加停留,半年就夠了。
但萬一出事呢?萬一推進系統故障,回不來呢?萬一錯過發射視窗,要多等兩年呢?
所以,必須備夠五年的量。
物資清單:
經過反覆計算,物資需求如下:
食物:兩千七百噸
水:一萬八千噸(迴圈系統可以減少到三百噸補充量)
氧氣:三千噸(迴圈系統可以減少到一百噸補充量)
備件:五百噸
藥品:五十噸
科研裝置:兩百噸
採礦裝置:三百噸
維修裝置:一百噸
個人物品:五百噸
其他:三百噸
總重量:約兩萬五千噸。
但飛船的總載荷只有十萬噸。
留給物資的儲備的地方,不到兩萬噸。
怎麼辦?
最終只能消減一些東西。
總算是湊合過去。
最後,就是倉儲系統。
倉庫分佈在飛船各個艙段,每個倉庫都有獨立的溫溼度控制、防火系統、防盜系統。
物資按優先順序存放:常用的放近處,不常用的放遠處。
緊急情況下需要用的,放在最容易拿到的地方。
每件物資都有電子標籤,系統可以實時追蹤位置和數量。
取用的時候,只需要說出名字,系統就會引導你過去。
冗餘儲備:
所有關鍵物資,都有至少兩份備份。
一份在主倉庫,一份在應急倉庫。應急倉庫位於飛船最深處,有獨立的生命維持系統和能源系統。
萬一主飛船出事,人可以躲進應急倉庫,等待救援。
“這套系統,可以保證數千人在火星上活五年。”
“五年,足夠藍星派救援飛船來了。”
最終的冗餘系統,是最後的防線
因為這個系統的任務只有一個:在所有其他系統都失效的情況下,保住人的命。
三重冗餘:
所有關鍵系統,都有至少三套備份。
推進系統:四套獨立反應腔,任何一套都能獨立推動飛船。
能源系統:十二座反應堆,任何四座都能維持基本執行。
生命維持:三個獨立迴圈系統,任何一個都能支撐五百人生存。
導航系統:三種獨立定位方式,任何兩種都能保持精度。
通訊系統:三條獨立鏈路,任何一條都能保持最低限度聯絡。
四層隔離:
飛船被分成四個獨立的隔離區。
每個隔離區都有自己的生命維持、能源、通訊、醫療裝置。
萬一某個區被汙染、失火、減壓,可以立即封閉,人員轉移到其他區。
五級應急:
應急預案分為五級。
一級:小故障,可以邊飛邊修。
二級:中等故障,需要減速或停飛處理。
三級:嚴重故障,需要放棄部分任務。
四級:致命故障,需要棄船逃生。
五級:無法逃生,啟動“方舟”程式。
方舟程式是最後的手段。
飛船最深處有一個獨立艙室,被稱為“方舟”。
裡面有足夠五十人生存五年的物資和能源。
當飛船無法挽救時,船員可以躲進方舟,切斷與主飛船的所有連線,進入休眠狀態,等待救援。
方舟的位置是絕密。
只有飛船高層和楊牧知道。
——
如此完美的系統,細節到令人髮指,起碼需要三五年的時間。
這不是人多就能解決的。
很多麻煩,需要一個一個的去研究,去攻克。
哪怕所有系統建完後,還要進入除錯與測試階段。
這一階段,最少也需要兩年。
每個系統獨立執行,檢查有沒有設計缺陷,製造缺陷,安裝缺陷。
不能想,一想就頭疼,不是一般人能想象的。
複雜到恐怖。