第405章 捕获方案敲定，紧锣密鼓推进
时间来到2月份，航天城。
农历新年的喜庆气氛还未散去，一间专用会议室内，长条桌上铺满了月球的高清遥感图，墙上的大屏幕循环播放著月球正面不同区域的数字高程模型。
来自不同领域的二十余名专家正襟危坐，每个人的面前都放著一叠厚厚的资料。
这是月球工厂选址的第一次正式评审会。
「这段时间，我们对月球正面二十三个候选区域进行了初步筛选。」主持会议的是天体地质学家王培中，一位头发花白、目光锐利的老教授，曾参与过嫦娥三号到五号的全部著陆区选址工作。
「最终锁定三个最具潜力的目标。」
他示意助手调出第一张图。
「候选一：雨海。」
屏幕上出现了一片灰黑色的广阔平原，表面散布著零星的陨石坑，一条红色的轨迹线标注著当年「嫦娥三号」的著陆位置。
「雨海区位于月球正面西北部，北纬15—30度，西经20—40度之间，总面积约83万平方公里。」王培中用雷射笔指著图上的标注，「这里的地形极为平坦，平均坡度小于2度，是月球上最理想的平原之一。月壤厚度普遍在4到8米之间，适合大规模开挖。」
他顿了顿，继续道：「此地最大的优势在于地质资料丰富，嫦娥三号2013年在此地著陆，玉兔号」巡视器获取了大量原位数据，我们对雨海的月壤成分、力学特性、地下结构都有比较准确的了解。」
「缺点呢？」会议桌的一端，一位与会者平静地问。
「缺点主要是位置。」王培中切换了一张轨道力学示意图，「雨海在北纬30度左右，距离赤道较远。从这儿发射太空飞行器进入地月转移轨道，有效载荷损失约15%—20%，发射窗□也相对受限。如果我们要在五年内完成上几百上千次发射任务，这个缺陷可能成为瓶颈。」
对方点了点头，示意他继续。
「候选二：静海。」
画面切换，一片比雨海略小的平原出现在屏幕上，同样地势平坦，但靠近月面中央。
「静海位于月球正面赤道附近，北纬0—10度，东经20—40度之间。嫦娥五号2020年在此著陆，采样返回任务取得了巨大成功。」王培中的声音提高了一些，「静海的最大优势有三点，第一，赤道位置，发射条件最佳，每天都有发射窗口，有效载荷损失最小。」
他调出第二组数据：「第二，钛铁矿含量高。嫦娥五号的采样分析显示，JH区域的月壤中钛铁矿含量达到12%—15%，远高于其他地区。钛是制造发动机结构件、压力容器、高温部件的理想材料。如果我们能在当地提炼钛金属，意义重大。」
「第三，地质资料同样丰富。我们有嫦娥五号的完整数据，包括钻取的月壤剖面、原位光谱分析、以及返回样品的实验室分析结果。这是任何其他国家都不具备的优势。」
「缺点呢？」
「缺点是地形略复杂。」王培中放大了静海的局部图像，「JH区域分布著一些低矮的丘陵，高度在100—300米之间，坡度5—10度。虽然不影响大体量的工厂建设，但对选址的具体位置要求较高，需要避开这些丘陵。另外，部分地区有较小的月海沟壑，需要进一步勘察。」
「候选三：风暴洋。」
第三张图出现，这是月球正面最大的一片暗色区域，面积超过400万平方公里。
「风暴洋是月球上最大的月海，跨度从北纬20度到南纬20度，西经40度到80度。这里最大的优势是资源多样性。」王培中调出光谱数据，「轨道遥感探测显示，风暴洋区域富含钾、稀土元素、磷、针等多种矿产。如果我们想要建立一个完整的工业体系，资源的多样性很重要。」
「但是位置偏西。」王培中话锋一转，「风暴洋大部分区域在西经40度以西，这意味著从地球直接通信需要中继卫星。嫦娥四号在月球背面工作时，我们就发射了鹊桥」中继星。如果要在风暴洋建设工厂，至少需要更多中继星，而且这里的地质资料相对较少，没有著陆器获取过原位数据。」
介绍完毕，会议室里安静了片刻。
每个人都在心中权衡这三个选项的优劣。
「我提议选址JH区。」一直未曾发言的陆安开口了，他说道：「发射条件是硬约束，捕获小行星所需的发射频率次数太多，若是每次少15%的有效载荷，累积起来那就大了，那就需要更多的频次，关键时间不允许。」
陆安沉声补充道：「钛铁矿含量高也是关键，钛是发动机结构件的最佳材料，如果能当地提炼，能省下从地球运送金属的巨额成本。」
「我同意静海。」另一位材料学家附和，「从地球运送成品发动机到月球，成本太高，我们必须实现月球制造，而月球制造的第一步，就是要有能用的金属。」
从技术角度而言，静海的钛铁矿，提炼相对容易。
钛的熔点高、比强度大、抗腐蚀，正好适合发动机工作环境。
「但静海的地形————」地质学家王培中有些犹豫。
「丘陵是可以避开的。」陆安指著地图，「你看，静海虽然有一些丘陵，但也有大片平坦区域。我们可以用遥感数据精确定位，选一个地形最好的点。至于月海沟壑，小问题，填平或者跨越都可以。」
讨论持续了两个半小时，最终，专家组形成共识。
JH区域，作为月球工厂的首选地址。
理由综合如下：
赤道位置，发射窗口最优，有效载荷损失最小，这是多次发射任务的关键约束。
钛铁矿含量高，为当地提炼钛金属提供了资源基础，钛是制造发动机结构件的理想材料。
地质资料最全，有嫦娥五号的原位数据和返回样品分析，可以大大降低前期勘察风险，节约最关键的时间成本。
距离适中，位于月球正面，且月球被地球潮汐锁定，正面永远对著地球，无需中继卫星即可与地球全程保持通信畅通。
2月5日，选址方案正式上报。
两天后，获得批准。
2月8日，第一批精密遥感数据开始采集。
高分七号月球遥感卫星调整轨道，对静海预定区域进行解析度0.5米的超高清成像。
同时，嫦娥五号带回的月壤样品被重新分析，以获取更精确的力学参数和成分数据。
月球超级智能无人工厂选址工作紧锣密鼓推进的同时，另一个同样关键的战线也在同步展开，月球作业机器人的设计与改进。
2月15日，元界智控的总部研发中心。
返回嘉宁市的陆安亲自带队，在这里召开了「MR」系列月球机器人项目启动会。
会议室的一面墙上，挂著巨大的月球地图，JH区域被红圈标注。
另一面墙上，则是VI—3型机器人的三维分解图。
「VI—3在地球上已经证明了它的能力。」陆安开门见山，环视付晨等人说：「但月球是另一个世界，我们要面对的，是地球上从未有过的极端环境。」
他调出一张对比表，投影到屏幕上。
大气压：地球101千帕/月球接近0，挑战是散热只能靠辐射，不能靠对流。
白天温度：地球20—30摄氏度/月球最高130摄氏度，挑战是电子设备需要耐高温。
夜间温度：地球零下10—10摄氏度/月球最低零下180摄氏度，挑战是材料可能脆化，电池可能失效。
温差变化：地球缓慢/月球剧烈，挑战是热胀冷缩可能导致结构损坏。
辐射：地球有大气层保护/月球面临宇宙射线、太阳风直接照射，挑战是电子器件可能被击穿。
重力：地球1个G/月球六分之一个G，挑战是运动机构需要重新设计月尘：地球无/月球带电、尖锐、黏附性强，挑战是可能堵塞关节，磨损表面。
「每一项都是生死考验。」陆安环视在座的工程师们，「尤其是月尘，月球表面覆盖著一层细细的粉末，由于没有大气层保护，这些尘埃颗粒被太阳风带电，像刀片一样锋利，而且容易黏附在任何东西上。」
他顿了顿，有条不紊地说：「我们的机器人，要在这样的环境里长期工作，不仅要活下来，还要高效工作。」
会议室里一片肃静。
「所以，我们必须从头设计。」陆安调出第一张设计草图，「基于VI—3的成熟架构，但每一个子系统都要针对月球环境进行改造。」
接下来的日子，是技术攻关的高强度阶段。
热控系统：
月球上没有空气，无法像在地球上那样用风扇散热。
解决方案是「热辐射+热管」复合系统。
机器人的关键部件，电机、控制器、电池都包裹在高效热管网络中，将热量传导到机器人表面的散热板，以红外辐射的方式排向太空。
夜晚来临时，散热板可以反转功能，吸收太阳能，为内部保温。
材料选择：
主体结构采用钛合金，不仅因为钛在低温下不会脆化，还因为月球上可以提炼钛。
关节轴承采用二硫化钨涂层，这是一种固体润滑剂，可以在真空环境中正常工作，不会被月尘污染。
外部覆盖多层绝缘膜，像太空服那样，阻挡热辐射和微小陨石。
电子系统加固：
所有晶片都要进行抗辐射加固，主要采用「三模冗余」设计，关键电路复制三份，即使一两路被高能粒子打坏，系统仍能正常工作。
内存采用抗辐照的磁阻RAM，代替易受干扰的传统DRAM。
月尘防护：
这是最棘手的难题，解决方案是多层次的。
首先，所有关节都采用「波纹管+磁流体密封」双重保护，月尘无法进入。
其次，机器人表面喷涂导电涂层，定期释放电荷，防止静电吸附。
其下，关键部位如光学镜头配备「电帘」，这是一种通过高频电场振动清除尘埃的装置。
自主控制系统：
在1.3秒的单向通信延迟里，意味著不能实时遥控。
机器人必须能自主决策。
解决方案是「分层智能」，底层是实时的运动控制和避障，由机载FPGA硬体实现；中层是任务规划，基于预设的目标和规则；高层是群体协同，通过机器人之间的局部通信实现。
2月20日，第一版设计冻结。
机器人被正式命名为，型号代码MR—1。
技术参数方面。
尺寸：高1.79米。
质量：375公斤（地球重量）
动力：固态晶格电池，关键任务期间可由外部核反应堆供电设计寿命：5年自主等级：L4，高度自主，人类仅需下达宏观指令第一批计划生产1000个，其中200个是「先锋型」，负责前期场地平整和工厂建设；
600个是「作业型」，负责采矿、运输、冶炼、制造：200个是「保障型」，负责维护、维修、回收。
所有机器人的核心控制单元、传感器、电机等关键部件，在地球生产。
壳体、结构件、工具等，可以在月球上用当地材料制造。
这种「核心部件地球造、外围部件月球造」的混合模式，既保证了可靠性，又降低了发射成本。
就在MR—1型机器人紧张研发的同时，另一个同样关键的战线，核聚变发动机也在全力推进。
可控核聚变，这个被物理学家追寻了半个多世纪的梦想，在危机倒逼下开始加速向现实迈进。
3月初，陆安带著一支核心团队，来到了位于泸州的「聚变堆主机关键系统综合研究设施」。
这是国家「十三五」重大科技基础设施，也是目前世界上规模最大的聚变研究基地。
接待他们的是一位瘦削的科学家，核聚变领域的顶尖专家，已经在托卡马克装置上深耕了二十五年。
他的眼睛布满血丝，过去三年来，他几乎没有睡过一个完整觉。
「陆安同志，你要的东西，我们有了初步方案。」陈院士带著他们走进一座巨大的厂房。
厂房中间矗立著一个钢铁与超导磁体构成的庞然大物。
那是正在建设中的「东方超环」升级版，但此刻所有人的目光，都聚焦在旁边的陈列区。
那里，放著一个环形装置，通体银白色，表面密布著各种管道和传感器接口。
「这就是祝融—1」的全尺寸模型。」陈院士的声音里带著难以掩饰的骄傲。
陆安绕著它走了一圈。
环形结构，看起来像一个缩小版的托卡马克。
但更加紧凑，没有外围庞大的变压器和加热系统。
「解释一下原理。」陆安言简意赅。
陈院士调出一块显示屏，上面是复杂的磁场线图和等离子体模拟。
「它采用D—3He聚变反应。」陈院士开始讲解，语气里透著学者的严谨：「氘和氦—3
在数亿摄氏度的高温下发生聚变，生成氦—4和1个质子，同时释放出巨大的能量。」
「这个反应的最大优势是，产物都是带电粒子，可以直接喷出产生推力，同时辐射极少，不需要厚重的辐射屏蔽，大大降低了发动机质量。」
他指著模型的核心区域：「这是一个磁镜」构型的聚变装置，我们用一个特殊的磁场形态，把高温等离子体约束在一个长管状的空间里。」
「两端磁场较强，中间较弱，等离子体在两端被反射」回来，像两面镜子之间的光。这种构型比托卡马克简单，适合作为推进器。」
陆安：「怎么点火和维持？」
「我们用中性束注入和射频波加热。先注入少量燃料，用电磁波加热到聚变温度，产生最初的聚变反应。」
「反应释放的高能带电粒子会继续加热周围的等离子体，形成自持燃烧。然后持续注入新的燃料，排出反应产物，维持稳定运行。」
陆安：「推力怎么产生？」
陈院士指著装置的一端：「这里是磁喷管」，我们从这一端泄漏少量等离子体，用特殊的磁场形态引导它们高速喷出。喷出的速度可以达到每秒1万公里，是化学火箭的几千倍，这就是我们需要的推力。」
他调出一组数据：「理论计算表明，这样一台祝融—1」发动机推力可以达到5千牛，比冲8万秒，工作一年，消耗的氦—3只有约3吨。」
陆安快速心算：5千牛推力，一年工作产生的总冲量约1.5×108牛·秒。对目标小行星而言，产生的速度改变约0.0015公里/秒。
和需要的0.73公里/秒相比，差得太远。
「所以我们需要很多台。」陈院士显然已经计算过，他说道：「按这个指标，需要2000台同时工作一年，才能达到所需的v。
「7
「2000台。」陆安沉吟，「每台质量多少？」
「初步设计约150吨，其中聚变堆芯占60吨，磁体占40吨，辐射屏蔽和结构占30吨，推进剂储罐和管路占20吨。」
2000台就是30万吨。
这么大的体量，只能在月球上制造。
在太空电梯搞出来之前，从地球表面运30万吨的物资到太空根本不现实。
更何况，实际整个天体捕获工程所需要的载荷还不止这个数。
陆安绕著模型又走了一圈，目光在每个部件上停留。
「目前的最关键的技术难点在哪？」
「三点。」陈院士竖起手指，「第一，超导磁体。约束等离子体需要极强的磁场，常规磁体根本做不到。我们用的是高温超导带材稀土钡铜氧化物，需要在液氮温度下工作。
这种材料不计成本倒也能量产，要在月球上制造，需要建立完整的超导材料生产线。」
「第二，氦—3燃料。地球上氦—3极其稀有，总共只有几百公斤。但月球上储量丰富，太阳风几十亿年吹来的氦—3被月壤吸附，估计总量在100万吨以上，须在月球上提炼氦—3，这是整个工程的核心任务之一。
「第三，等离子体约束的稳定性。磁镜构型有个老问题，等离子体可能从两端泄漏太快。我们采用了最新的串联磁镜」方案，在两端加装额外的塞子」磁场，已经在小规模实验上验证了可行性。但要放大到兆瓦级功率，还需要更多实验。」
陆安点点头。
这些困难每一个都足以让一个常规科研项目花费十年。
但现在，他们没有十年。
「建议同步推进，我这边尽量抽时间支援你们。」陆安说道：「你这边继续完善发动机设计，同时开始考虑如何把生产线搬到月球。我们这边————」
他转向身边随同而来的付晨，「元界智控会为月球工厂定制机器人。」
「那氦—3提炼呢？」陈院士问。
「已经在规划了。」陆安从付晨手里接过一份文件递给他，「月壤中氦—3的浓度只有十亿分之几到百亿分之几，确实很低。但提炼工艺并不复杂，加热月壤到800度以上，氦—3就会释放出来。」
陈院士说道：「关键是处理量，要满足2000台发动机的燃料需求，需要处理数亿吨月壤。」
陆安顿了顿：「这正是机器人的强项，让机器人在月球上开采、筛选、加热、收集，规模上去了，浓度就不是问题。」
陈院士若有所思地点头。
在此地了解过聚变科技的进度后，陆安心中有了个大概。
不久之后，他便离开此地。
离开后，陆安又到了另一个同样庞大的设计—超级光帆。
如果说「祝融」发动机是主动力，那么光帆就是辅助刹车。
两者结合，才能以最小的燃料代价实现轨道捕获。
负责主导超级光帆任务的是一位女科学家，名叫赵曼君，去年从殴洲回国，曾在德蝈马普学会研究太阳帆技术多年。
陆安直接点了她的将，让她来负责这一块。
赵曼君的办公室堆满了各种薄膜材料样本和力学模型，墙上贴著一张巨大的轨道图，标注著「蒙特摩洛斯」未来十几年的运行轨迹。
太阳帆的原理其实很简单。
太阳光虽然没有质量，但有动量。
光子撞到帆面上，会把自己的动量传递给帆面，产生微小的推力。
在地球轨道上，每平方米帆面受到的推力只有9微牛，相当于一枚硬币重量的十万分之一。
此刻，她拿起一小片薄膜样本示意陆安：「这是聚醯亚胺薄膜，厚度只有几微米，是目前太阳帆常用的材料。但我们的要求要高得多，我们需要1000平方公里的帆面，这是目前最大太阳帆的几万倍。」
1000平方公里，那是14万个足球场的面积。
帆面面积确实需要这么大，因为太阳光压太小，要产生足够大的总推力，只能靠面积堆砌。
设计的自标是，当小行星在2035年前后接近太阳，距离约1.5亿公里时，光帆持续作用一年，累积效应下的推力是非常可观的。
关键是这个推力是免费的，而且可以和发动机同时工作，相当于多出20%的刹车能力。
帆面材料是关键技术，传统聚醯亚胺强度不够，支撑不了1000平方公里的结构。
解决方案是用月壤拉制的超细纤维复合膜，把月壤熔融后拉成直径几十微米的纤维，再编织成薄膜。
这样材料可以就地获取，不需要从地球运输。
国内目前已经做出来了。
月壤的主要成分是矽酸盐，加入少量添加剂后，可以熔融拉制成纤维。
这些纤维的强度不亚于玻璃纤维，而且耐高温、抗辐射。
把它们编织成薄膜，再涂覆一层反射层，就是理想的帆面材料。
赵曼君调出一段实验视频，一台小型的拉丝机正在运转，从喷嘴中流出的熔融物质被高速牵引，形成一根细长的丝线，缠绕在卷筒上。
「这是实验室规模的，到了月球上，我们需要建大型拉丝厂，年产几百吨纤维。」
末了，陆安沉吟片刻，询问道：「帆面面积1000平方公里，质量多少？」
「约5000吨。」赵曼君调出估算表，「帆面本身厚度只有几微米，每平方米质量约5
克，1000平方公里就是5000吨。支撑结构需要碳纤维骨架，约2.5万吨。加上部署机构、
控制单元等，总质量约3万吨。」
「3万吨。」陆安心算，自顾自地说：「从月球发射需要几十次任务，和发动机相比，还算可以接受。」
「关键问题是展开。」赵曼君切换到另一张图，「1000平方公里的帆面，即使折叠到最密，体积也有几十个货柜。我们必须在太空中展开它，而且是在小行星附近。」
陆安看著图上的方案，那是一系列复杂的步骤。
发射阶段：帆面折叠成极小的体积，封装在保护壳内，与支撑结构、部署机器人一起发射到小行星附近。
交会对接：运载器与「蒙特摩洛斯」交会，将整个帆面模块释放到小行星表面附近。
锚定：机器人首先将「系绳锚点」固定在星体表面，这是一种类似鱼叉的装置，锚定在小行星内部，提供牢固的连接点。
初步展开：从锚点引出数条高强度绳索，连接到帆面模块。机器人控制这些绳索，慢慢将模块拉离表面。
离心展开：利用小行星的自转产生的离心力，让绳索逐渐伸长，帆面模块被甩到远处。同时，帆面开始从边缘向中心逐步展开，就像降落伞从顶部打开。
姿态调整：全部展开后，机器人控制帆面的姿态，使其始终垂直于太阳光线方向，最大化推力。
稳定运行：光帆进入工作状态，持续产生推力，期间可能需要定期微调姿态，补偿轨道扰动。
「这个方案是借鉴了2016年发表在《深空探测学报》上的一篇论文。」赵曼君说道：「那篇论文提出了用太阳帆绳系系统减缓小行星自转的方法，我们把它扩展了，不仅要减缓自转，还要利用自转来展开帆面。」
陆安询问：「风险点在哪？」
「三个。」赵曼君直言不讳，「第一，系绳可能被小行星表面尖锐的岩石割断。解决方案是绳索用超高分子量聚乙烯纤维，强度是钢铁的15倍以上，且表面覆盖保护层。」
「第二，帆面展开过程中可能撕裂或缠绕。解决方案是多次地面实验，优化折叠方式，加装实时监测和纠偏系统。」
「第三，小行星自转太快或太慢。太快的话离心力过大，可能撕裂结构；太慢的话无法展开。解决方案是根据实测数据调整方案，必要时先用发动机减速自转。」
陆安点了点头。
这些问题都有解，虽然解的过程可能很艰难。
「继续推进。」陆安沉声说道：「下一个目标是在年底前完成光帆的初步工程设计，拿出可以建造的图纸。」
这些事情陆安其实也能做，但他要负责的事情太多了。
好在有足够的人才，陆安需要什么人才，国家都是想方设法地提供。
>
(https://www.mangg.com/id193450/56792744.html)
1秒记住追书网网：www.mangg.com。手机版阅读网址：m.mangg.com