作者:尼尔·斯蒂芬森 I 翻译:诸葛恐龙
太空行走作业
结构加固-01
地球的大气层并不是到了某个高度就突然消失的。空气会随着离开地球表面的距离增大而逐渐变得稀薄,直到绝大部分仪器都测量不出它和绝对的真空有何区别为止。在海拔160千米以下的空中,空气密度还相当大,它会把这个高度的轨道上飞行的任何物体都迅速拖慢下来,所以在这样的海拔高度上只有些供短期使用的人造卫星,早些时候还有些太空舱。海拔越高,空气就越稀薄,轨道衰减也就越慢。
伊希位于400千米的高空。相比它的重量而言,大大增加其阻力的反倒是它上面以英亩计的太阳能电板和散热片。基本上伊希就处于这么个情况,直到阿米尔忒亚被栓在了它上面导致它的重量突然大幅增加。
让外行们觉得匪夷所思的是,这个小行星附加在伊希上的质量居然让伊希保持飞行高度变得更容易了。与阿米尔忒亚合体之前,空间站的海拔高度每个月会下降2千米,它必须发动位于其尾部的火箭发动机让它重新回到原来的高度。一开始使用的是内置在星辰号服务舱上的发动机。随后就慢慢变成了哪艘飞船正好接驳在伊希的后部船舱上,就用那艘船的发动机。
在那个时候,伊希就像一个大风筝:巨大的表面积,几乎没什么质量。用专业术语来说,它有着极低的弹道系数:这说明一点点大气就能强烈的影响到它。在阿米尔忒亚和它固定在一起后,它就像是一个风筝上被栓上了了块大石头。这样它的弹道系数就变得高多了。巨石的动量巨大,它在稀薄的大气中呼啸而过,轨道衰减的速度也随之大大降低。但是有利亦有弊,当需要推动伊希回到正常轨道时,为了将整团镍铁合金加速到一定的速度,引擎需要发动更长的时间,并且消耗更多的推进剂。
由于侦察兵和拓荒者们开始在伊希上增加更多结构,它的弹道系数又再次下降了,发动引擎加速的次数也随愈加频繁。这样飞船上的引擎就需要时不时的发动一下以让空间站保持在正确的海拔上。在其基本结构上增加的东西越多,保持飞行高度的麻烦也就越大。在这些新的结构加上去之前,伊希的结构本来就不怎么有美感。施加在它某个部位上的推力在沿着衍架结构和其他结构传递到别的船舱时,会不断的分散。尽可能的简而言之,伊希在越来越多的东西加装在它上面的同时,正变得越来越松散,这种松散使得它加速甚至变动一下它在太空中飞行的角度都十分困难。在拓荒者们最忙碌的那段时间里,他们不得不让轨道衰减到了一个非常严重的程度,高度下降超过了16千米。但是现在,加速维持高度已经变成了常规操作。每次发动位于H2(2号大圆盘)尾部的引擎时都会暴露出不少结构缺陷,人们不得不对它们进行临时加固才能让发动引擎顺利进行,有时候他们真的就是在用束线带和胶带纸来干这活儿。
在大约零时后144天到250天这一时间跨度里,船上常见口号是“结构加固”,后来不可避免的被人简称为“加固”。它的意思基本上就是指对仓鼠管道周围新建的衍架结构以及在手忙脚乱的头几个月里加在这些衍架上的附属扩展结构进行翻新改造。一些其它问题也被同时处理,最明显的就是为了将废热排放到太空中而建造的更多散热器。这些散热器装得太靠近的话就没用了,那样它们只会把热量相互散发给对方。这就导致散热系统日渐庞大并且最终都变得朝向后方,就像一簇尾翼-装在弓箭尾部的羽毛。这可不仅仅是个比喻。较重的箭头和后部展开的羽毛一起确保一支羽箭能直射向前,于此类似,位于前部的质量较大的阿米尔忒亚和拖在尾部的散热结构共同作用,起到了帮助伊希指向正确的方位的作用,进而在某种程度上减少了启动推进装置的需求。它同时还保护了散热装置免受微流星体的撞击。理论上说太空中的石头可以从任何方向飞过来然后撞上空间站,但是最可能被撞击的部位还是它的前部,所以空间站上各个船舱朝前的一面一般都会装上防护罩。当然,阿米尔忒亚就是那个最大也最好的防护罩。
如果他们还是按照老办法行事,太阳能电板的数量可能也会增加。但是在云方舟项目的早期,人们就非常清楚的意识到,也许光伏技术可以起到一定的辅助作用,但是唯一能确保一切正常运转的能量来源就是小型核能装备:RTG(radioisotope thermoelectric generator 放射性同位素热电发电机的首字母缩写)。它们会一直产生热量,不管你需要还是不需要,这样又进一步加剧的对散热装置的需求。
散热系统本质上就是在零重力环境下的一个浩大的管道工程。废热首先要在产生的地方被搜集起来(主要产生在居住区和伊希上有着正常气压的部分),然后被运送到它能被抛弃掉的地方(也就是还在不停的向后伸展的“尾翼”位置)。唯一可行的办法是利用液体,用泵机推动它循环流动,在循环管道的一头加热它,在另一头让它凉下来。在吸热端人们使用换热器或者把一种被称为冷却盘的东西放在需要散热的区域吸走热量。在冷却端这些液体分散通过一些如同毛细血管般的细小管道。细小的管道被安装在一些平板中间,而这些平板的唯一作用就是在微微变热的同时将热量以红外线的形式发散到宇宙深处,通过加热遥远的星系来冷却伊希。连接这个循环中的吸热端和冷却端的是一个由泵机和管道组成的系统,这个系统每天都在变得更大,并且和地面上的那些令人头大的管道系统一样,也非常容易出故障。让这个问题进一步复杂化的是有些循环系统中用的是无水氨,有些用的则是水。氨的效果好,但是更危险,并且在太空中也很难得到补充。如果云方舟最终能幸存下来,它也许会是个“水基”社会。从现在开始的一百多年中,太空中的每一样东西都需要水循环系统来降温冷却。但是现在,人们还得保持这些氨冷设备正常运转。
正如每个人都期望的那样,整个系统要有一定的容错能力,这就使问题更加的复杂化了。如果这个系统的一部分被一块呼啸而至的月球碎石击碎开始发生泄漏,它需要从整个系统中被隔离出来,以免过多宝贵的水或氨逃逸到太空中。于是整个系统中包含了无数层级的各种止回阀、交叉开关和备份线路,哪怕像艾薇那样可以放下无数数据的无底洞般的脑子都快被塞爆了。她不得不将所有冷却相关的事宜全都委托给了一个专门工作组,其中的成员四分之三是俄国人,另四分之一是美国人。现在太空行走作业的绝大部分都和扩建以及维护这个散热系统相关。而且艾薇居然一反常态的满足于每天只拿到一份关于它的日报。
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