253 太空开发新阶段（一）
疯子还在秘密的学习，策划着未知的行动，世界却不会等他，每一天，人类都在前行。 c国经过两个月的使用和改良，九月份对三个3.35米口径的电磁轨道发射器进行了升级，旨在配合未来空间站的轨道变化。 九月二十日，c国用火箭弹帮附近隔着一个国家的临海小国，打掉一只一级小怪兽，国内同时根据黑羊事态发展的应对计划之一，启动了未来空间站的升轨行动。 对早期计划做出了一定的改变，c国最终决定用未来空间站，直接去追捕修正轨道后停留在五百公里高度的小行星“开发者一号”。 开发者一号这个名字，是在人工变轨后改的。 其中经历了很多事情，最后国际方面普遍同意，将人工开采的小行星，列入另一套命名体系，开发者一号就是第一个改名的小行星。 另一颗是由西中洲赞助的冰质小行星“补给员一号”。 补给员一号的捕捉出了点小问题。 该小行星掠过大气后，捕捉器追击成功后，在第一个加速阶段，出现了一次抓取器脱离的情况……就是冰块碎掉了。 这次事故，以至于捕捉器及小行星，损失了大量Δv（推进带来的速度变量），变轨完成后的末端速度，比预计要多出两百米秒。 两百米秒好像不多，结果是小行星远点距离地表足有两千多公里。 把后续补给燃料送到该椭圆轨道上完成对接，需要一次时间跨度较长的霍曼转移机动，燃料消耗比圆形轨道更大。 但这还不是重点，重点是土球人对于地表发射的火箭，追逐椭圆轨道目标经验积累还不够，各种准备工作很难简化，所以燃料补给的速度更慢很多，预计在十月底才能修正到五百公里高度圆形轨道。 总之，本次升轨，和补给员一号没什么关系。 开发者一号的轨道，经过几轮燃料补给，两次机动，已经调整到五百公里高度轨道，与土球赤道面倾角约八度。 这里有个知识点。 当一个飞行器距离行星越近，它的速度越高，此时调整倾角所花费的燃料会更多，八度倾角的调整所耗费的燃料，甚至足以把它的轨道再升高或降低数百公里。 追击，不需把倾角调整和升轨分开，直接计算好方向、角度，加速就完了。 经过两次主要机动，和数次两秒以内的推进微调，未来空间站来到开发者一号后方一百公里处。 此时两者的高度差一公里，也就是未来空间站的轨道圆形更小一点。 既然绕着同一颗行星，受到的重力影响一致，轨道圆更小的速度会略快一点，所以不用管就能追上，实际所需的机动量，只有一公里的高度差。 自然追击需要十多天，这时候未来空间站已经有工作了。 对了，要介绍下此时未来空间站的情况。 确认黑羊死亡后，c国把首批派驻到未来空间站的人员分批送回地面，进行修养、治疗。 现在空间站里，只有四名c国的原版专职宇航员，两名r国宇航员，和来自f国、ita国各一名研究型宇航员。 追击过程里，有两项任务。 第一，人工调整推进器，以实现小行星的姿态固定。 这项任务，要把推进器拆分成四个推进单元，安装在小行星的不同位置。具体的定位还需要勘探设备和地面超算的辅助。 第二，完成小行星姿态调整后，设定“对接锚点”。 所谓对接锚点，是一个支撑未来空间站，对小行星进行0.2米秒以下速度碰撞的装置，当然也要有锁具。 未来空间站，现在已经是个几百吨的怪物，比小行星轻不了太多，哪怕是低速碰撞，也十分考验结构稳定性。 任务选定在追击阶段，主要出于安全考虑，没人知道对小行星动手动脚会不会崩出一些碎片来。虽说两者相对速度很低的话，碎片威力也有限，但毕竟是风险。 采用三吨多的飞船段（逃生舱），往返两者之间进行前期工作，并不会比多推两次未来空间站消耗更多燃料，哪怕真出了严重事故，最多也就损失两个宇航员。 不是宇航员不值钱，而是对比整个未来空间站，宇航员稍微冒险点更容易被接受罢了。 毛子宇航员虽然大大咧咧的，但在危机时刻，有时候的确需要莽一点……当然理由不能这么直说。 反正两位r国宇航员在两个行动组里，分别组一名c国宇航员，执行第一阶段的推进器分离、重新设定的工作。 前后花了七天，载人飞船行动十一架次，出舱行动总计一百多个小时，才搞定第一阶段任务。 本阶段报废了三套宇航服，都是被飞溅物割伤了的，幸好都是老练宇航员，处理得当没出现漏气导致飞行员飘远、死亡的情况。 此时小行星推进器还剩下一大坨，包含二十余个已经耗尽的燃料、氧化剂罐，十几个推进器，以及体积足有数十立方米的核心框架及对接结构。 这些都不用管，等对接后就属于未来空间站的资源了。 第二阶段任务更顺利，早已提前组装好的锚点装置被送去小行星，两组宇航员共同努力，经过两轮出舱作业，完成。 回到未来空间站，有几天难得的休息，这个时候空间站不需要进行任何作业，避免影响到对接精度。 十月五日，未来空间站与小行星直线距离剩下一千米多个零头，确认姿态，启动推进。 与小行星间隔二十米时，八个宇航员里四个出舱，全都装备了推进背包，进行舱外协助。 当天上午十一时，人类历史上首个有人空间站完成与小行星的对接固定！ 两台留在未来空间站里的智人机器人全程看戏……因为任务太重要，而且复杂度高，地面模拟的结果智人机器人并不能达到要求，主要原因出在硬件方面。 地面经过短暂而热烈的庆祝，又开始往空间站送人和物资。 接下来就要开始真正的太空冶金了。 之前的真空加工设备试运转，和后续的一些太空建筑工作，用的都是成品金属锭，这回可是要从矿石开始。 从矿石到冶金再到冷轧热轧，需要用到大量的水。 这方面，外星人提供的资料没有给出直接答案。 但土球人也不是智障，一方面有此前航天科研的成果，对天体的基本认知远高于几十年前，一方面从字里行间，能看出太空加工体系，对于小行星资源的利用非常充分，其中就包含小行星自带的水和氧。 铁质小行星的主要成分是铁，但在太空里飘了几十亿年，不可避免地会捕获到一些其他物质，包含但不限于甲烷、小冰晶、二氧化碳等气态物质。 小冰晶是气态吗？ 当然不是，小行星主要捕获气态以及离子态物质，部分氢、氧粒子会在被捕获后变成小冰晶。 总之小行星里含有一定比例的碳氢氧，而太空里光照及辐射资源可是说是无限的，这些东西可以在空间很容易的转换成各种各样的有用物资，包括水、氧气、石墨甚至简单电池等等等等。 以开发者一号的质量，哪怕早前受了一顿导弹打击，仍然残留的有用成分，也在一百吨以上，能利用好等于省下上百亿的地表资金。 为了利用好这些碳氢氧成分，c国在地面准备好了两套新型设备。 一套是碳氢氧再分解与合成设备。 听起来很高科技，可在太空的太阳能条件下，不要求产能，并采用了大量轻质材料，一整套设备都不到三吨。 该设备主要功能是将碳氢氧分离重组成水、氧气和酒精，过量的碳素弄成石墨用锡纸打包。 石墨在太空里属于高危物品，粉末状石墨在无重力环境下无孔不入，很容易造成设备短路故障，在专门的石墨处理舱完成前它都没用。 另一套是新型水循环设备。 以往太空用水循环设备，主要针对人类的排泄物，综合循环利用率95%到97%。 新设备则主要针对矿渣、矿石粉末混合液等情况，进行水回收循环，技术难度更大，也更具潜力。 新的水循环设备还没有彻底完成，本次即将送上轨道的，只是其主体结构，能够在回收水资源的同时，对矿石粉末、矿渣进行分选，以图后用。 众所周知，人类工业化的本质就是烧开水，这次的新式水循环设备也有烧开水的环节，目的是清除可溶于水的物质。 烧开水所耗电力能从蒸汽中回收一部分，整体能耗并不大。 这两套设备，将由5号电磁井（数字4被跳过）发射。 刚刚完工的五号电磁井，在未来空间站与开发者一号对接后，先进行首次试射。 试射的火箭叫远征一号乙，直径五米，长度三十米，目测肥胖度和3.35米的固态火箭差不多。其中有13.5米是载荷段，整个上面级17米出头，实际在大气内燃烧的一级火箭特别短。 和3.35米井那种应急的情况有所区别，5号井充分考虑到液态火箭在通过环形加速轨道时的内部液相变化，最后还有两公里纯直线加速轨道，因此可以直接用液态火箭。 前面介绍过，液态火箭可以随时调整推力甚至熄火后再点火，缺点是燃料舱体积会大很多，不过这对于十几公里的超级加速轨道，并不是什么负担。 采用液态方案，除了液态火箭本身的优势，还有个原因是这个世界上没人做过直径五米的固态火箭，里面存在很多技术困难，比如固态火箭做得越粗，燃烧时固态燃料的形状变化也会越复杂，不利于精确控制推力。 试射载筹主要是冰，约二十吨，一个装冰的冷库和一个空货舱。固态水一方面给太空站补水，部分则会用来电解，直接在太空站生成燃料，比直接送液态氢氧燃料安全得多。冷库则会在冰块转移后，专用于冷冻，里面含有一个设定温度能达到零下一百度的药品冷藏室。 5号井长度达到12.5公里，比最早的计划还略长几百米，首次试射只看工作情况是否正常，并不用挑战极限。 火箭及加速壳以2.5马赫的速度被喷出井口，脱离加速壳，在一千米高空用三段式的径向（圆柱侧面）推进微调姿态，主发动机点火。 经过几百秒的燃烧，一级火箭把上面级推到远点一百七十公里，近点六十公里的轨道，才进行分离。 这比正常的一级火箭分离，甚至晚了整整一个火箭级，要几个月才能落回地面，为了避免回落时对地表造成威胁，还预留了一丁点燃料，用于调整落点。 什么？火箭回收？ 不得不承认，a国开发的火箭回收技术，的确是个省钱的好思路。 但那只是在电磁轨道发射器出现之前。 需要弄明白的是a国的火箭回收，只涉及一级火箭，而他们的一级火箭分离时，高度在八十公里左右，这个位置严格点都没离开大气层！ 现在的5号井在必要的时候，能直接把四百吨的发射物抛到同样的高度，中间甚至不需要额外的推力。当然这么做，在该高度上与地面的相对速度就没有了，意义不大。 总之，发射过程还是根据外星人的建议改进的，以气动加热点为基准，在低空只维持不到三马赫的速度，等高度增加后才把推力加到最大。 这样做在大气段会产生浪费，不过能留下更多的燃料在近真空区加速，火箭有个特点，外部环境越接近真空，其特征比冲越大，也就是相同燃料能带来更多的Δv。 有电磁井赋予超音速基础速度时，这种后发力的发射策略，比传统模式更省燃料。 一级火箭分离后，上面级进行升轨追逐，后面就是照本宣科，没什么新东西。