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1、如何设计太空城（下）0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
2、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,
3、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 IIIJL 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
4、”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.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
5、,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 ,
6、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年美离人彼得备釐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.-” _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
7、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34万彳t .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
8、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5X10千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: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
9、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
