如何设计太空城（下）
车轮示意图
太空城区建设预制房示意图
的磁场强度而言,带电粒子的偏离程
度与其动量成反比.因此磁场的屏蔽
区域只能屏蔽低于一定截止能量的粒
子,对于高于截止能量的粒子则不能
阻止其进入屏蔽区.而且一些高能重
粒子不但能穿过屏蔽,还能产生次级
粒子.以环形太空城为例,如果采用
主动屏蔽,屏蔽的结构重量为l0千
吨,屏蔽厚度相当于每平方米0.5吨,
太空居民每年接受的辐射剂量为20
雷姆,远远超过太空居民的辐射暴
露极限;如果将屏蔽厚度增加到每
平方米l’3吨,剂量可降低到每年8
雷姆,仍然超过辐射剂量标准.当然
我们还可以增加磁场强度,可以将
所有的高能重粒子都阻止掉,而且
还能阻止最强的太阳粒子辐射,使
太空居民的辐射剂量降低到每年0.5
空城是由几百万吨的材料建成,城中
还有很厚的一层土壤或地面,人们的
房屋和住宅又是由一定厚度的建筑材
料建成.另外,太空城的外形有好多
种,除简单的球形和圆筒形外,其它
的外形,特别是将几个环并排连在一
起,将几个哑铃组合在一起或将球形
与环形结合在一起等,可以将某些部
位的屏蔽厚度增加几倍,大大提高了
太空城的防辐射能力.因此被动屏蔽
是比较可取的,不仅安全可靠,而且
就地取材.
有人建议采用等离子体屏蔽.等
离子体屏蔽属于主动屏蔽,是一种正
在研究中的屏蔽技术,很有发展前
途.还有人认为可以将等离子体屏蔽
与被动屏蔽结合起来使用,效果可能更好.总之,不管采用哪一种屏蔽,
都应遵循以下原则:安全可靠,经济
实用,用现有的科学知识和技术能力就能实现.
从I~IIJL开始建太空城
太空城必须在太空建设,或者说
是在L5平衡点建设,而不是像国际
空间站一样,在地球上制造好以后发射上去,然后在轨道上组装起来.在
茫茫太空,没有一点落脚之地,如何
建起一座城市?
太空科学家在设计太空城时已
环形太空城如果像一个自行车
的车轮,其中央有一个球形车毂(相
当于自行车的车轴),车毂四周是车
辐(即辐条),车辐与车辋(即钢圈)相连.太空城的建设顺序是从球形”车毂”开始,通过”车辐”到”车辋”.
建筑材料主要是用铝合金的板材和肋材,都是一些预制构件.”车辐”和
“车辋”都是巨型管道,因此可采用“空间隧道”法施工.管道顶端有一
个活动盖帽,随着工程进展不断向前移动,从而保证管道内具有正常的大气环境,太空工人可以不穿太空服在里面作业.预制构件通过管道运到指定地点,放置在正确位置后工人将其连接起来.预制构件连接好以后就在里面装上一层防辐射屏蔽材料.要全力以赴完成环形太空城的基本结构和第一层屏蔽的施工,工程进度越快越好,为的是让太空城尽快旋转起来,
以便产生人工重力.
一
旦有了人工重力,即可开始城
区建设.城区建设也是使用预制构件,不过这种预制构件要用轻型材料制成,并带有完善的内部设施,如洗
漱室.这种预制构件的优点是预制程度高,重量轻,强度好,容易组装,
能满足各种住户的不同需求.
有一种称为”金属汽化分子束”
质的了解和认识比对小行星多,与月
球也容易建立通讯联系.
如果利用月球资源,对月球矿石
的/Jux~冶炼是在月球上进行还是在太
空城进行?在月球上进行看起来有利.
例如在月球上将矿石开采出来后就地
进行加工冶炼,可以大大减少运输
量,因为从月球运到太空城的都是金
属建材,不必将冶炼过程中产生的矿
渣也运来.但是太空城的建设不仅需
要金属建材,也需要矿渣.矿渣就是
很好的屏蔽材料.另外,将/Jux~冶炼
设备从地球运往月球比运往太空城
要昂贵得多;在月球上由于每个月
有一半的时间是黑夜,使得太阳能
炉和太阳能发电站都不能正常运转;
月球上有六分之一的重力,因此所
有设备都需要有支架,在安装大型
设备时还需要有起重机.如果在太
空城进行加工冶炼,就不存在这些
问题.
从月球土壤和矿石中要提炼出
建设太空城所需的各种原材料.如
硅,制造太空城巨大的玻璃窗和太
阳能发电站光电池的主要材料;氧,
太空城大气中的主要成分,还可以
用来制造水和火箭推进剂;铝和钛,
都是太空城最基本的金属建筑材料,
医巫室圃O
阳能最有效的方毫酴是擒卫星式太阳粘贴的光电池多达100亿片.这样一能发电站.1968年美离人彼得{备嫠ll_懒电站的总质量为50千吨.如果将泽提出了建立卫星式太发ll§津灞默阳能拳发电,仅美国就需
的构想..-”_i簧建造座卫星式太阳能发电站.
卫星式太阳能发电站有着先0i问题是如何将这样一些庞然大
比拟的优越性.地球所接受到的太阳
能,只占太阳表面发出的全部能量的
二十亿分之一左右,这些能量相当于
全球所需总能量的3～4万倍.另外太
空没有昼夜和四季之分,也没有乌云
和阴影,辐射能量十分稳定.因而发
电系统相对说来比地面简单,而且在
失重和高真空的环境中,对设备构件
的强度要求也不太高.还有,太阳能
和石油,煤炭等矿物燃料不同,不会
导致”温室效应”和全球性气候变化,
也不会造成环境污染.正因为如此,
卫星式太阳能发电站受到许多国家的重视.
卫星式太阳能发电站主要由收
集太阳能的大面积光电板,微波发射器,微波控制器和支架结构组成,另
外地面还有微波接收站.由于太空是
高真空,没有重力,也没有风,因此
可以展开巨大的光电板.据计算,一
个发电量为5×10千瓦的卫星式太
阳能发电站,需要安装两大块面积为
物发射到距离地面36000千米的地
球同步轨道上去?目前有两种方案:
一
种方案是在500千米高的近地轨
道上建立一个组装厂,将在地面生
产出来的卫星式太阳能发电站的零
部件分批发射上去,在太空组装厂
里组装好后,再将其从低轨道推到
高轨道;另一种是将太阳能发电站
建在月球上,成为月球太阳能发电
站.第一种方案需要付出高昂的太空
运输费用,要将一个50千吨重的卫星
式太阳能发电站最后放置在地球同步轨道上,其运输费用估计是800亿～1000亿美元.如果要将数以百计的卫
星式太阳能发电站送上去,其太空运
输费用就将是天文数字.第二种方案
可以减少太空运输费用,但在月球上
建太阳能发电站,有许多技术问题没
有解决,特别是在月球上发出来的电
如何送到地球上来?
如果将太空城的工业区变成一
个卫星式太阳能发电站的设计,生产
卫星式太阳能发电站在太空毒怒生产和组装好后,可以用电推进系统推进到,
地球同步轨道上从太空城翻地球同
且电推进系统所需要的电力直接由太阳能电站供应.估计这样的太空运输
费用仅为260亿美元.将太空运输费
用降下来后,每度电的费用仅是几美分.
设计太空城为什么要考虑给地
球建造卫星式太阳能发电站?这是囚为按太空城的设计原则,太空城必须与地球搞贸易,必须吸引”外资”,必须养活自己.太空城有什么”适销对路的产品”来与地球搞贸易?太卒科学家想来想去只有出口卫星式人能发电站.试想,数以百计的卫星式人阳能发电站由太空城来生产,制造和安装,将来在运行过程中还要由太空城派出工人去定期保养和维修,这样一
大笔买卖对太空城的经济发展有多么重要!
太空城如果不能与地球贸易,不
能吸引”外资”,不能养活自己,太空城就不可能维持下去,更不可能发展.因此在太空城的总体设计中必须