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旱魃发动机运载测试成功,意味着人类航天又进入了新时代。
它的实际应用,意义不亚于电磁轨道发射器。
偷偷说一句,旱魃也是首款使用了黑魔导超导材料的发动机。
前面介绍过,黑魔导是高温区间型的超导体,只在高温区的一两百度范围里会转化成超导体,情况对于土球人比较反直觉,也不知道什么地方才好用,因此一直只是以几年前生产超导体的模式小规模生产供应实验室。
而在研究零重力加工系统的资料时,大家才意识到黑魔导是干什么的。
简单而言,它可以在指定的温度区间,把专业的高温发电机转化出的电能导出。
……根铜导线好像没区别。
区别其实不在导体,而在热回收装置的发电模式上。
热回收装置一般情况下以密闭烧开水方式发电,不过还有一套应急结构。
当温度达到危险水平时,它会触发一种压力式发电机,这玩意通过定向的热胀冷缩,对压力板/发电机构提供一个力。
这种压力发电机一旦启动,结构件金属疲劳现象十分严重,几乎是一次性的危机处理结构,优点是极限发电量十分巨大,等着处理的热能越多,温度越高,它的发电量越大,如果不考虑温度带来的破坏,其能量甚至能轻松启动核弹。
实际上,死亡权杖二号机上所用的部分核弹,已经在利用的该结构微型化装置替代炸药壳,为核弹进一步小型化做出了贡献。只可惜因为需要恶劣高温环境,它没办法用在普通导弹上。
而在高温环境下,一般导体电阻反而会增大,根本无法有效导出大量电能,只有用超导体导出,才能有效快速的控制应急系统的温度。
受到这套应急结构启发,自然有实验室展开专项研究,并顺利的将其用到旱魃乙型上。
不过在旱魃上,它也是应急用,常规发电使用的是斯特林式发电机(外部加热)。
除了辅助变向的矢量电推,旱魃的发电机构还有一套专门的能量浪费装置。
其实就是把转化出来的电能,以电磁波的形式,大量往外喷,原理有点像武器雷达,只是结构更简单,功率数量级还更大。
正是借着多种能量转化与消费结构,旱魃才能够控制温度超过两千度的极端工作环境产生的废热。
看测试结果,其工作后的外壳温度还是会达到六百到九百度,可它绝对是高比冲核动力发动机里废热处理比例最大的一款,否则根本做不到土月往返,再进行一定程度的改良,足以成为行星间载人飞船的基石。
再次说到废热,不得不提,它才是人类自第一次探索太空以来,面对的最大敌人。
卫星要处理受日照加温带来的废热,飞船更要谨慎处理发动机泄露出来的废热,为此,人类已经弄出来不少太空热处理方式。
但以往受限于航天发射成本,大家主要方向都是用最少的重量,让热量以热辐射方式散去。
现在随着电磁轨道发射器频繁使用带来的经验,发射重量的瓶颈已经不那么让人难受,c国相关机构,已经逐渐把目光放在废热再利用上。
外层空间里,零度不叫低温,零k(绝对零度)才是。
烧开水发电的结构,能利用373k以上的热能,实际操作中只能对380k以上进行利用。
那么让液氢沸腾驱动发电机,有没有可能把14k以上的热量都给回收了呢?
286k的温度差,其中蕴含的能量极为诱人,不过跨度太大,能在那样温度下正常工作、保持强度的设备与材料都缺乏,必须退而求其次,选沸点更高的目标。
备选物质有三种,按照太空资源依赖度排序,分别是二氧化碳、氯、氡,沸点分别约195k、239k、211k。
二氧化碳一般只在固态和气态间转化,高压情况下会变成液体,反而是最难模拟“烧开水发电”这个动作的。
氡是放射气体,泄露造成的危险太大,也更容易造成设备损毁。
氯气在温度方面比较友好,但和氡类似,也属于高危气体,同时它也是活跃腐蚀性的气体,对材料危害不小。
或许有同学要问了,为什么这么热衷于烧开水?
因为人类只会烧开水。
仔细想想,除了烧开水,人类还掌握了什么从热转化成电的手段?
斯特林发电机?一样是热、动能、电的过程,和烧开水没有本质区别。哪怕是零重力工厂里的应急热能发电装置,还是热膨胀做功发电。
因此,科学的本质就是烧开水,并非一点道理没有。当然现在人类已经能用光能直接转为电能,类似烧开水及演化出的各种动能发电已经不是唯一的方式。
动能发电的形式浪费的能量不少,真空的隔热能力却能解决不少问题,用反射材料挡一挡热辐射就能够有效提高热转化效率,在发射重量限制降低的今天,没理由不继续发展。
现在三种气体都有人研究,同时也在寻找其它更可控、更安全、且能在太空里经常用上的气体、液体为基础,寻找新的烧开水法。
游戏里深空工大的藏书里,其实有不用动能发电的模型,可惜,搞不懂。
搞不懂不是完全无法理解。
藏书里记载的方式很简单,是一种类似于光敏陶瓷的东东,光敏陶瓷做光伏板,热敏陶瓷自然能做热辐射发电板。
土球人搞不懂的地方,在于怎么把这类东西的热效率,做到超过动能发电系统。
热力动能的烧开水发电系统,包括燃煤、燃油、燃气等等等等在内,热能动能转化率,最高百分之五十出头,燃煤发电最终发电效率在30%到40%之间,燃油、燃气的高几个百分点。真空环境通过各种设计,成本方面放宽些,降低环境损失,水、轮机、蒸气在密闭环境里作用,热利用率还能再高一些。
现代人类掌握的最高光能转化比例的光电,转化率还没到40%呢。
光伏都发展多少年了?
可以说除非突然找到某个可能存在的“唯一”正确答案,就算人类弄出来热电转化陶瓷之类的东西,要怎么样才能发展到超过烧开水技术?
与光伏不同,热电直转没有类型优势,既然都是热到电的转化,只要没达到烧开水的利用率,不论怎么吹嘘,去推动技术发展的人都不会很多。
大气内恐怕也用不上,说调控温度吧,光伏覆盖、地热能做到同样的事,毕竟大气内的能量都来自阳光,光伏覆盖地表以上,地热覆盖地表以下,完全没有空隙留给热电直转。
烧开水技术应用规模大、成本低、技术成熟可靠度高,随着环境标准提高污染率也降下来了,把风力、水力也包含进去(都是动能发电,风、水的自然搬运实际也是热力学结果),直接光伏之外没有一个能跑掉的。土球人很难想象怎么会出现一类材料,在完全没有生存土壤的前提下,把发电效率发展到能与烧开水技术一争高下。
土球的专业人士也并非顽固不化,猜出两种情况,可以推动热电直转技术的发展。
第一是重量和可靠度方面的优势。
烧开水虽然经过两百多年的规模发展,可靠度已经够高,不过在宇宙里会遭遇什么样的情况,人类的认知仍然比较有限,所以如果热电直转同等功率下有一定重量优势,且更可靠,就有发展的基础。
第二种情况,该技术根本不是外星人发展出来的,而是ai研发的!
该猜测只在c国科研体系内部流通,因为在这里,已经有越来越多的人都听说了,《星球战略》里的机甲设计,是ai做的。
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