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如何以最廉价的方式持续向水星发送大量补给(每日 5000 吨物资)? 第1页

  

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建设毫米波火箭发射系统,搭配可回收火箭,将地球轨道动量交换绳、水星轨道动量交换绳、火卫二双侧挂绳造出来。

毫米波发射系统送携带物资的载具上轨道,通过动量交换绳甩到火卫二双侧挂绳上,甩去水星。其中,水冰可以直接从火卫二上获取,无需从地球输送。

水星轨道动量交换绳接收物资并将载具甩回火卫二,该载具可进一步返回地球轨道。

在运转起来之后,系统的能量主要由太阳辐射和各天体的势能供应。

水星有来自太阳的巨大能量供应,很难说会需要这么多补给。建设水星反射镜戴森云的主要能源是太阳辐射。

在有限技术下的太空环境中,水是最有价值的东西之一。你可以把它分解成氧气和氢,用于呼吸、推进剂、燃料电池。你可以喝水,也可以用水支持藻类生产食物。水也可以用来保护你免受辐射。将水从地球送入轨道确实很贵,所以规划太空居住区的人们首先要考虑从哪里取水。月球环形山的阴影里有大量的水冰,而火卫二在数百年内可能成为重要的水供应中心,并顺带发射硅酸盐、金属和碳,需要的速度改变量远小于从月球上发射。


毫米波火箭:

毫米波可以将空气电离产生爆轰推动航天器,航天器本身只需要极少的变轨燃料、紧急逃生燃料,大幅节约重量。也有不点空气而是让毫米波加热火箭上携带的物质(可以是水)的方案、让毫米波将火箭推到高层大气再用化学火箭发动机入轨的方案。用带聚光构造的被动吸气脉冲爆震发动机代替现存火箭发动机及其燃料可以节约80%的重量。
适合在地球大气中传播的毫米波是35GHz、94GHz、140GHz、220GHz。直径5米的现代毫米波天线可以在20千米内将波束直径控制在5米,直径120米的天线则可以在200千米内将波束直径控制在5米,持续照射火箭。电离层对100GHz程度的毫米波几乎没有反射,3波共鸣、热自聚焦之类非线性相互作用可以靠位相补偿来解决。
这是1980年代才出现的想法,晚于激光推进。但由于核聚变方面多年来的应用需求,人类对回旋管相关技术的掌握程度还好,现代回旋管单个输出可以达到2MW,单价数十万人民币,输出效率大于50%,数十座到数千座集束在原理上没有问题,使用5000小时才开始出现故障(一次发射只使用几百秒)。如果建成大规模基地,散热设备类似现代发电厂的水冷系统,储能可以靠飞轮,可以短时间连续进行航天发射(如一天10发)。
现阶段实验显示每个1MW回旋管每次发射可以送1~2千克物体上近地轨道。集中10000座,几天就能把百吨有效载荷打上近地轨道了。要是搞得到几十万座,一次把百吨有效载荷打上近地轨道也是可以的(此时储电飞轮的建设费跟回旋管同等。这种规模的毫米波发射系统非常吓人,因为这些设备是集发射弹道导弹与拦截导弹·飞机于一体的)。
未来的万吨级轨道太阳能发电系统可能用得上这样的发射系统。

关于动量交换绳的科普,可以参照:





  

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