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“但土星距离地球更远——差不多是木星的两倍。从地球到土星的航程更长,运输成本更高。”
讨论持续了将近两个小时。
最后,林小镜做了总结:“木星的任务不是现在就要做的。金星的采气任务是我们的一期工程,验证轨道系留和大气抽取的技术。如果金星任务成功,我们就积累了经验,可以尝试在木星或土星上部署类似系统。时间表可以放到三到五年后,不着急。”
项目评审会结束后,林小镜回到办公室。
她打开计算机,调出了木星轨道系留系统的仿真模型。
这个模型是她用零散的时间搭建的,精度不高,但已经能够模拟一些基本行为。她输入了一组参数:轨道高度一万公里,系缆长度一千二百公里,采气装置质量五十吨,飞船质量二千吨,系缆直径两毫米,材料比强度每千克五十兆牛。
仿真开始运行。
系统进入轨道后,系缆在重力和离心力的共同作用下逐渐拉直。采气装置沉入木星大气层,深度大约在云顶以下一百公里左右。那里的气体密度足够高,压强大约两个大气压,温度大约零下一百度。
采气装置开始工作。它吸入木星大气,通过分子筛膜分离出氦气——木星大气中的氦气含量大约百分之十,其中氦-3的丰度大约是十万分之一。也就是说,每一百万个氦原子中,大约有十个是氦-3。
这个丰度看起来很低,但木星大气的总量极其巨大。即使只抽取木星大气最上面的一小部分,氦-3的年产量也可以达到数百吨。而地球上每年只需要几十公斤的氦-3就足够满足全世界的能源需求。
仿真运行了模拟的三十天。
前十天一切正常,系缆的张力在预期范围内波动。第十一天,一个木星风暴系统移动到了采气装置附近。风速突然增加到每秒两百米,系缆的张力峰值超过设计值的百分之八十。
系统没有断裂,但出现了大幅摆动。摆动使得采气装置的位置上下变化了上百公里,进入了下层温度更高的区域。电子设备的温度开始上升,虽然还在工作范围内,但已经接近上限。
第二十二天,风暴系统移走了,系统逐渐恢复稳定。
第二十八天,木卫三的引力扰动导致轨道出现微小偏移,系缆的角度变化了零点三度。这个偏移在控制系统的补偿范围内,没有造成问题。
模拟结束时,所有关键指标都在可接受范围内。
林小镜仔细分析了模拟数据,在笔记本上记录了几个需要优化的点:第一,系缆的安全裕度需要从百分之二十提高到百分之五十,以应付木星风暴的极端情况。这意味着系缆的直径可能需要增加,质量也会相应增加。第二,采气装置需要更好的隔热设计,以应对可能深入大气层深处的情况。第三,轨道控制系统需要更精确的模型,把木星卫星的引力扰动考虑进去。
她还注意到一个问题:木星的辐射带集中在赤道附近,高纬度地区的辐射强度只有赤道地区的百分之一。如果把采气系统部署在极轨道上,辐射对电子设备的损伤会大大降低。但极轨道的稳定性怎么样?木星的极地涡旋和赤道风暴哪个更恶劣?这些数据还不足,需要更多的轨道探测器去收集。
林小镜关掉了仿真程序。
现在的重点是金星。木星的事情可以往后放,但预研不能停。她写了封邮件给项目组,要求他们在年底前完成木星系缆材料的初步测试,至少要知道现有的碳纳米管复合材料在木星低温环境下的性能变化。
然后她打开了金星任务的发射准备报告。
第一艘货运飞船的发射窗口是十月二十八日到十一月十五日。最佳发射时间是十一月三日,窗口宽度只有两小时。如果错过这个窗口,就要等到下一个窗口——大约一周后,但那样到达金星的时间会晚很多,影响后续的部署计划。
发射窗口的计算涉及到地球和金星的相对位置、轨道力学、推进器的性能、载荷的质量等多个因素。林小镜已经复核过三遍,确认十一月三日是最佳选择。
飞船的载荷清单她已经签过字。清单上列着:大气抽取装置模块二百五十个,碳纳米管复合材料管道卷盘一个,浮空器骨架材料一套,太阳能电池板一百块,电推推进器二十台,对接装置和万向关节零部件若干,以及配套的工具和备件。
所有载荷都已经装载完毕。飞船的总质量是一千二百吨,其中载荷质量占了一半。剩下的部分是飞船本身的结构、推进剂、姿态控制系统、通信系统等。
飞船的推进系统使用的是pdt推进器,也就是磁等离子体动力推进器。这种推进器的比冲高,推力适中,适合长时间的深空航行。从地球到金星需要大约四个月,途中需要进行几次轨道修正,确保准确进入金星轨道。
林小镜翻到发射准备的最后一项:倒计时程序。
发射倒计时从t-72小时开始,经过一系列的系统检查和测试,到t-0时发动机点火,飞船升空。整个过程由发射控制中心统一指挥,林小镜不需要参与具体操作,但她需要在发射当天到控制中心坐镇——不是因为她不信任控制中心的人,而是因为她想亲眼看着飞船离开地球。
她合上报告,看了一眼墙上的时钟。
十月八日,上午十一点。
距离发射还有二十六天。
距离火星任务的第一个发射窗口还有七个月。
距离木星预研的年底节点还有不到三个月。
距离太阳寿命终结不到二百年。
林小镜从桌前站起来,走到窗前。
船坞里的飞船已经整装待发。白色的船体在照明灯下泛着冷光,船体侧面印着“人联”的标志和“金星一号”的字样。工人们正在做最后的检查,在船体周围忙碌。
她看了一会儿,转身回到桌前,打开了另一个文件。
火星科研站的人员选拔刚刚开始,她需要看一下初选的名单。