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第二十一章 霍爾推進器,超導難題,原子能難題

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陳諾仔細回想關於離子發動機的資訊。

離子發動機,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,可以透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十千米每秒,效率比化學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,最後就是單位噴射質量。

靜電積累形象點比喻,燃料就像是一對情侶,電離就等於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。

現在被拆分成電子和離子,離子還用電場加速噴射出去了。

那麼剩下的負電電子就會如怨女曠夫般在裝置內積累,當積累到一定程度,靜電效應就會影響裝置的運轉。

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,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並不難,只要把分開的電子收集出來,在離子被噴射出去之後,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,通電之後,離子就會被加速透過孔洞噴射出去,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。

最後的噴射質量,這又是離子推進器的另一個淚點。

如果把化學燃料推進器比作海嘯漫灌,那麼離子推進器就是童子撒尿。

一臺液氫液氧火箭發動機,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。

這一個弊端導致單臺離子發動機的推力,往往就只有幾十毫牛,換算成質量就是幾克,帶一張A4紙飛都勉強。

“動量守恆,在深空,推力和加速會不斷積累,離子發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,使用離子發動機本質是節省燃料,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造......”

陳諾分析著離子推進器的技術利弊,霍爾推進器,本質也是離子推進器,只不過是利用了霍爾效應。

霍爾效應:電流在磁場中透過時,電子或離子就會橫向移動,導致導體間有個橫向的電勢差。

因為電子和離子帶的電荷不同,這樣當電子和離子混在一起的時候,霍爾效應就能把它們分開,磁場再直接進行加速。

這樣的設計,等同於把原先電離的結構和加速結構合併到一起,捨棄了容易被侵蝕的柵板加速結構。

確定要研究的離子推進器型別,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點亮,霍爾推進器的磁圈磁極,這按照切割磁感線小家夥的天然設計就行,給磁場通入電流,這就再接入一個發電模組。

生物進化科技的魅力就是技術兼容性MAX,細胞層面沒問題,基因層面不崩潰,各種功能模塊和結構設計,你想怎麼組合就怎麼組合......”

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,生物進化的技術兼容性、製造成本、製造便利性這三點就可以掩蓋所有缺點。

建造發動機,工業機械科技體系需要在計算機模擬了又模擬,最後確定了模型就開始調整生產線,製造零部件組裝,實際執行時,發現有新的問題,這又要再次模擬改進。

而生物進化科技,這生物功能模塊,可以直接在實際執行的過程調整結構,哪裡不行調哪裡,反覆最佳化試錯最終就能得到最優解。

技術兼容性,因為技術不是進化出的特殊細胞結構,就是某種生物器官功能得到結構加強。

這樣只要具備基礎材料,具備了基礎的技術,剩下的高階應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援“熱拔插”,哪個模組不需要,細胞就可以直接自我死亡,把營養和能量釋放出來讓來其他模組。

製造便利性更別說了,人類科技還需要送製造好的衛星上天,而陳諾只需要送一坨原材料物質上天,想要什麼功能等到了太空直接培育。

“多個電磁模組並聯,得到的磁場終於滿足霍爾推進器的需求,電流強度也足夠了。

為了減少內電阻產生的熱量積累,影響細胞功能的運轉,整個推進器內部還整合了冷卻迴圈管道,這樣最終完成的推進器......

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“等離子束噴射速度38千米每秒,產生推力......額,103毫牛!”

花了兩個月的時間,嘗試了上千種結構,執行微調不下數萬次,終於,陳諾用自己現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,在星球內環境那只是自我感動的份。

當然,動量守恆,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,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,生物超導材料必須要提上日程。”

“超導.....”

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,心裡忍不住搖頭。

超導,這是曾經橫在人類科技前面最大的一塊攔路石,如果不例外,這也會是陳諾以後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文明不一樣的技術路線,但兩者實際也是殊途同歸,屬於對宇宙規則和四大基本力不同的理解和應用。

既然是殊途同歸,那麼「理論決定了科技的上限,材料決定了科技的極限」這一句話,同樣也適用於陳諾。

鑿開超導材料這一塊攔路石,核聚變、高速電磁炮,高能鐳射等就有實現的基礎。

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:“根據太陽系的遺蹟推測,人類消失之前,文明已經在採集氣態行星的資源,可控核聚變想必已經突破,常溫超導技術大機率已經攻克。

等離開地球,探尋人類遺蹟時,說不定就能找到一絲進化的啟發。

另外還有生物原子能技術,原子能技術不突破,全部的進化生命就只能繼續使用低效的化學能。

很快就要離開地球,離開太陽系。

如果遭遇惡意的外星文明,單憑化學反應的能量效率,根本就支撐不了一場大規模的戰爭,同時也支撐不了大規模的生物培育進化。

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......”

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