设定集 - 舰船介绍
舰船命名:曙光/SunRise
所属:SISF太阳系国际舰队/ARGUS-VNISP
尺寸:未定
定员(智慧生物总数):114514
定员(以生物学人类计):0
舰船本体全重:20亿吨
其中过冷浆氘:8.25亿吨
其中聚变引擎:5.35亿吨
舰船主结构主要建材:氮化碳,石墨烯,碳纳米管,钛基复材,各类金属基复材,高熵合金,铜氧基超导材质,铪-氮-碳耐高温复材。
整体外形为长方形薄板状,船头是多层惠普盾,船身前段前后部为过冷浆氘储存区(表面可能直接铺设独立的ELC主动制冷系统),中段前部为惯性离心重力模拟区,内含舰船中央控制区和数据仓库,前侧为载具机库和部分仓库,后侧则尺寸大得多,主要为冯机载荷区和其他资源储备区,最外侧为载荷散热片与低温散热片(与ELC互相独立)。
前段与后段之间为屏蔽区。
后段为动力区,使用三台引擎铺在同一平面,中间与两侧为高温散热片。
与EDL的设计类似,因为高速航行下必须防住星际物质,所以造的细长,因为单引擎达不到性能需求而采用三引擎,因为避免散热片互相辐射降低效率所以最终采用完全铺平的全平面散热片构型,连带着前船身一起便乘薄长方体。
高温散热片循环热质:液态铍镓合金(减少氚的产生,且铍沸点比锂更高。 )
低温散热片循环热质:液态氦3(聚变燃料储备中会带很少一部分的氦3,主要用于调节初级与次级反应,同时也会用在这里。 )
飞行计划:地球-盖亚BH3-湛蓝星单程航线,直线距离2042LY,不返航。
虽然该最终目的地并非于启航时指定,但是不管怎么样,该飞行计划实际上远低于舰船最大自持力支持航程———当前技术力支持下最大总航渡时间暂且不建议超过舰内固有时五千年,尽管这仍然远远远远短于舰船最大自持力支持航程———谁都不知道后者最大究竟有多大。
鉴于光帆总面积将高达平方光秒级,故发射时将以拆船状态被太阳系戴森云激光阵列以2.4G加速,初始弹道速度将高达0.72C。
加速完成后,各模块将进行对接总装,部分用不上的额外结构建材将被重冶重铸。 考虑到不稳定余量,加速激光光束很宽,因此总装完成后舰船将装备十分大量的RCS,毕竟舰船总重很大。 而且与此同时,舰船仓库中将仍然存有大量冗余RCS作为备份,当然这些RCS以后也是要用到的。
戴森光束将使用远场相干合束出光进行微观防抖,增强超长距离聚焦稳定性,但仍无法解决多普勒问题,因此帆面的布拉格反射镜将采用异频叠层设计:当加速激光波长偏离上一层反射镜的工作波长,则上一层反射镜将被迅速烧毁,由工作波长更长的下一层反射镜接力工作,因此其光帆设计较一般PPT更厚更重,但总比爆改激光器省钱。
戴森云加速激光不会在完成加速后直接关闭,而是在加速完成后的数年内继续向航线方向照射,充当激光雷达,探测星际尘埃。 同时舰船尾部将展开薄膜光伏阵列,回收部分照过来的光束能量,将舰上所有具备SMES储能功能的超导线圈充电充满———受限于光帆帆面与牵引结构承力限制,以及线圈承力限制,发射时拆船拆的很散,因此难以在发射之前就给散件状态的线圈提前充电充满。
由于滑行速度很高,常规惠普盾将被迅速消耗。 所以会把用完的光帆折叠成数量不等的额外惠普盾,装上模块化制导组件和部分冗余RCS,扔在舰船前方数光秒至数十光秒距离不等的各个位置。 星际物质将被一层一层的惠普盾消耗殆尽,同时惠普盾也装有巡天镜,激光雷达,大功率拦截激光与SMES/磁帆兼任的磁盾,可以电离并偏转会造成较大惠普盾损失的较大块物体,更加大块而无法迅速电离的物体则统一机动避开(虽然较小概率)。
同时早在造船期间,戴森云激光阵列将首先全功率照射航线方向,尽可能扫清最初几百光年,然后向航线方向先以0.88C再以0.72C多次发射数批只带紧凑裂变堆,SMES,制导组件和RCS的空载光帆,这些先行高速惠普盾组件将首先作为耗材用RKKV,尽可能扫清一遍航线,同时也可以为舰船与舰船自己的额外惠普盾组件进行导航。
滑行期间,舰船与额外惠普盾组件将定期部分展开(自带惠普盾的)磁帆,通过略微减速与偏导本来就带电的那一部分星际物质,进行DEC感应发电与航线微调,补充SMES的电量。 这些电量将被缓慢消耗,主要用于航行中持续运行低温散热回路,对SMES,过冷浆氘,计算阵列,以及其他需要深低温储存的载荷保持制冷,以及舰船的定期自我维护。 但由于舰船本体的惯性远大于额外惠普盾组件,所以惠普盾的发电能力受限,需要舰船定期使用RCS来回运输SMES来给惠普盾的SMES充电。
舰船将进行接近两千光年的高速滑行,并在接近盖亚BH3时一头扎进挡在盖亚BH3前面的高密度星云进行减速。 此时额外惠普盾组件将被放弃而不会减速。 舰船将完全展开磁帆阵列,使用SMES的电给舰船本体的激光阵列充电,大功率激光阵列将持续电离前方星云物质,磁帆将采用磁生电生磁模式持续捕获大量星云物质产生阻力。 此过程将大量发电,部分电力会让磁帆以SWIMMER的工作方式将捕获物质向前加速以增强减速效果,剩下的电力将传回舰船本体,用来给SMES重新充电。
同时因为电力充裕,舰船将进行详细自检,并重冶重铸部分寿命耗尽的硬件。 技术进步可以让重冶重铸的物质损耗降的极低,同时舰船也会储备许多额外资源以备不时之需。
减速完成后,舰船将使用盖亚BH3进行引力透镜观测,选定一个条件较好,资源充足的恒星系。 然后使用RCS,紧急机动推力与盖亚BH3的引力辅助进行变轨,以2.5%C继续滑行,并在变轨过程中对盖亚BH3进行详细观测。
接下来的数百至数千年低速滑行将完全依靠舰船自身的惠普盾,而且速度太低磁帆与磁帆DEC没效率,所以将定期点火主引擎进行发电与航线微调。 但一般应尽量避免,因为主引擎每次点完之后也需要重冶重铸,这就比较耗电。 因此只要需用DV不大,一般会用RCS进行航线微调,同时用RCS的DEC来发电补充SMES电量。
因为滑行速度低,且舰船自身惠普盾仍然非常非常厚,所以一般没啥问题,但有必要时也会把拦截激光和磁盾开起来,或者用RCS去避开。 但如果遇到星际物质密集区,那也可以拆掉最前面的几层惠普盾装上制导和RCS放到舰船前面去。 但这只是权宜之计,毕竟舰船自己的惠普盾就变薄了,总之尽可能避开星际物质密集区仍然是优先选项,实在不行的话,那也只有此等下策。
如前所述,速度太低磁帆没效率,而且为了方便机动,磁帆阵列在减速完成后也会被抛弃,当然此时会尽可能拆卸回收磁帆阵列的高价值部件,当然也会在减速开始之前拆卸回收额外惠普盾组件的制导组件,RCS和SMES。
但在终于接近目的地的这一时刻,开始减速的时间却是完全不确定的。
减速本身很简单,舰船将调转方向,点火主引擎,推满输出,进行最后的减速,但问题就出在这里。 如果主引擎完全持续工作,那么减速推进总时长将长达约190年46天22时40分钟。 但基于边飞边修的需求,实际耗费时间将远高于此值,因此暂且设为共花费约两倍时间(约400年),此时舰船将在距离目标恒星系约五光年处开始减速。
舰船将在减速完成后转向并低速滑入目标恒星系(因为恒星际制导不太稳定,一般不会选择一次性刹向目标天体,而是在恒星系外约0.001光年处结束减速),但舰船本体不会有具体目的地,因为这个时候就要准备再次拆船了。 完成任务的主引擎将被拆,便乘大量充满电的SMES线圈,而剩下的部分(当然也包括大量已经耗尽的聚变燃料罐)将被冯机载荷重冶重铸成更多的冯机载荷。 剩下的大部分惠普盾也会被切割重制为许多小型惠普盾,已经千疮百孔的部分则也会被重冶重铸成新惠普盾。
然后,舰船将以提前规划好的航线,充分利用目标恒星系内各天体弹弓,尽可能少花DV的在目标恒星系内进行航行———此时将使用紧急机动推力代替主引擎进行推进,同时尽可能多用光伏进行供电。 与此同时,舰上各类冯机载荷将分组成大量航天器,带上制导组件和小惠普盾,以RCS为自身引擎离开舰船,前往选定的初始天体。
冯机载荷将在到达选定初始天体之后展开光伏阵列,利用当地资源,进入开矿冶材大生产。 但是为了省点时间,在总数不多的最初几个复制周期中,部分少量高价值硬件可能会直接使用从舰船带出来的储备硬件,毕竟文明工业体系的完全展开没那么快,至少不是一朝一夕就可以完成的。
而另一边的舰船本体,或者说,剩下的部分结构组件,惯性离心重力模拟区与舰船中央控制区,将被紧急机动推力的剩余DV(和剩下的惠普盾)送入该天体的某条稳定停泊轨道。 航天器将在少量DV的辅助下进行无动力弹道捕获从而完成停泊,然后在慢慢圆轨的同时展开光伏,散热片与恒星际激光通讯,成为一座小型的开拓太空城。
接下来,太空城将逐步解压启航时带上的智慧生物载荷,将一个一个一个冷存储心智数据辅以对应基因数据搓回肉人状态。 而在太空城逐渐热闹起来的同时,初始天体已经完成许多个复制周期,此刻已经有数批新造出来的冯机组成新开拓组离开初始天体,四散前往第二批选定天体。
于是,一个人类新家的故事,便开始了。
主引擎:Firefly_IV恒星际聚变推进系统
(注:该系统包含三台主引擎,所有的承力结构件与高温散热系统,作为一个整体)
初级:预热/预电离→磁重联-冲压镜,掺氚高压点火,短磁镜/会切磁瓶辅助约束
次级:级联高速直线箍缩-级联冲压镜,级联脉冲点火,长磁镜/会切磁瓶辅助约束
发电:利用各冲压镜分级布置DEC感应发电线圈,末端接入大型低扩散角磁喷管
舰船满载满燃料额定推力:0.0001G
全系统总功重比:约50KW每千克
聚变推进额定比冲:0.05C
聚变总热功率:2670TW+
动能推进功率:1500TW+
聚变燃料为过冷浆氘,初级主要为氘氘反应,次级主要为氘-氦3反应,引擎尾流主要为氦4。 因为氘氘反应除了氦3也会出氚,所以会从次级DEC处不断偏滤出氚(在减速氚的同时发电),然后反向注回初级进行辅助预热和助燃。
因为输出很强,且世界观下基本上用不了超材料,普通材料则难以长时间抗住巨大中子辐射/X射线照射,超高温热辐射,与可能的逃逸离子轰击。 所以不得不边飞边修,航程中将依靠舰上冯机不断重冶重铸进入「燃烧殆尽」状态的模块化引擎部件,用这种办法对引擎总寿命进行迫真作弊,另外有小道消息称这也是该引擎的命名由来。
RCS推进器:Swift_III行星际推进系统
由于舰船令人绝望的巨大总重,导致无法采用常规低比冲RCS,否则仅仅数次慢速姿态调整便会迅速耗空RCS燃料罐。 因此只能采用高比冲推进,通过多组RCS长时间连续工作以缓慢增加与降低角速度进行非常慢速姿态调整。
RCS采用核瓜子点火惯性约束,聚能燃料靶与核瓜子将从短磁镜反应室前部分别使用中低速磁重联线圈炮与冷流式电离吹管进行加速注入。 而脉冲点火产生的等离子体将通过镜尾的DEC线圈,从磁约束喷管中排出而产生推力。
但是我们当然也可以注入预电离的氘进行一个工质的掺(氘来自燃料罐里的过冷浆氘,此情况下发生反应的氘几乎没有,反正是作工质用)。 此时比冲将从0.0015C下降到0.0005C,氘将会被电离后从约束线圈的刀片盾注入反应室(同时保护刀片盾),此时约束线圈将同时作辅助射频加热之用。
辅助RCS:Trochilidae_IX磁等离子火箭
既然是脉冲推进,那就存在单次脉冲能量,而后者是固定的,不适合微调。
额定比冲0.001C-0.0001C可调,总之是简单可靠,令人暖心的VASIMR。 推进工质同样是经过预热/预电离的氘,非常的方便。
在飞船使用的几种引擎中,Trochilidae_IX是重冶重铸周期最长的,因为没有聚变所以没啥中子,X射线也少,逃逸离子问题因为能级较低所以也还行,不过这寿命也并不是无限的。
紧急机动推力:Orcinus-II行星际推进系统
以上两种恩静在行星际航行的小运输船上也大范围使用,但对于大运输船而言推重比就太低,导致加速太慢。 而行星际航行一般不那么看重比冲,所以就需要推力更大的恩静。
但是Swift_III是没有办法放大的,毕竟这玩意儿X射线和中子流已经不少了,导致长时间工作时一样需要边飞边修。 而小船的体量严重不足,带不上冯机,因此只能带上大堆备件,然后在舰船港口统一进行重冶重铸,十分影响DV。
而如果简单的放大Swift_III,这个问题将会严重的多:脉冲频率的极限取决于注入速度的极限,而后者显而易见并非无限,所以只能增大单个脉冲。 而这样一来,X射线和中子流将直接巨大增长,约束线圈的刀片盾将被一层又一层的迅速蒸发,这种时候带再多备件都不够换了。
所以,我们不妨干脆就让他蒸发。
Orcinus-II将采用不镂空的烧蚀反应室。 反应室内壁材质为铪基耐高温复材,外面套上会切磁瓶约束线圈。 反应室外观为大半个半球,开口处套上DEC感应发电线圈与磁约束喷管。
而说到蒸发,反应室内壁密密麻麻的开了小洞,引擎工作时将注入液态铅铋合金,其设计或将类似于闭式核爆锅炉。 而基于增大脉冲的需求,爆炸物将改为包了铅硼壳(拉长光辐射波长用)的微型外部点火核武器,换用基于Swift_III的聚能燃料靶的核瓜子外部点火中子枪,高能材质调制压缩聚变初级,与Ripple_4E聚焦调制级间段-等熵压缩高效聚变次级,以此达到更高燃烧效率。
额定比冲0.0005C,但是推力较大,因此需要大型减震装置(同时也兼顾发电功能),同时也必须谨慎处理结构承力问题,因为是脉冲。 另外,因为是实体反应室,所以无法使用前向注入,因此使用高速磁重联线圈炮和冷流式电离吹管从喷管方向进行高速后向注入,当然注入系统本身会有线圈保护,同时较大的距离本身也是更好的保护。
紧急机动推力:Orcinus-IIB行星际推进系统
简单来说,就是把液态铅铋合金换成叠层碳化钨(叠层里面掺铅粉和硼粉)的固态烧蚀壳。 这样来简化系统,提升航程中的鲁棒性,但是工作时间大幅度缩短(防止烧蚀壳整体热失控而趋于解体,这会降低比冲),也需要频繁更换燃尽的烧蚀壳。
总之RCS和紧急机动推力都会使用支架撑出船体以外,降低船体接受的辐射,同时使用整体转动的泵前摆矢量。 但是考虑到辐射更大和大脉冲的减震,紧急机动推力的布置较为不同。
总之,Orcinus-IIB将主要布置在舰船的上下两面,负责航程中的机动避障,以及必要时比RCS加减速更快的调姿。 但其平时一般处于收纳状态,所以只在必要时使用,一般还是用RCS。
而Orcinus-II将主要布置在船头,也就是惠普盾的后面,此时后向注入系统可以直接装在船上,同时拉进式也更利于结构承力,必要的夹角会损失一点推力,但也完全可以接受。
但航程中需要用到紧急机动推力的时候本来就非常少,因为真没那么多大块物质。 所以,Orcinus-IIB会装在船上,但是Orcinus-II则会以零件状态堆在仓库里。 毕竟是真的用不到。 一直到减速完成之后,才会装到惠普盾后方的预留承力支架里,带着舰船滑向目标恒星系与目标天体。
另外需要注意一点,不管是RCS还是紧急机动推力,其寿命也都不是无限的,顶多是重冶重铸的时间周期比主引擎更长而已。
舰船主控:
舰船第一主控:「Artificial Leaping Intelligent - Cosmos Existence」,Leaping意为跨越/自进化,C.E.则指恒星际冯机方案。 不过在她成为ASI之前,C.E.则指Cybernetic Energizer,梗出自《工程控制论》,ARGUS社不愧是起名废聚集地。
舰船第二主控:「舰船中枢自控/舰船资源管理/冯机自动生产控制程序」,基本上是完全体ASI,虽无人格数据,但也可以载入。
舰船载荷:
亿吨级多环境通用冯诺依曼自复制自动机,兼顾舰船自动检修维护与重冶重铸。
部分额外备件(主要是寿命较长,航程中熔了重造也非常麻烦的部分)储备仓库(换下来的东西将在减速完成后拆船的时候统一重冶重铸)。
部分额外资源(考虑到可能的意外导致航程中物质损失,以及非常缓慢的主引擎/RCS的线圈刀片盾外壁升华,非常缓慢的散热片升华,和非常缓慢的巨大辐射/可能的逃逸离子轰击导致的引擎/刀片盾结构侵蚀)储备仓库(以原材料形式)。
一些天体表面-轨道摆渡用航天器与行星际运输/科考用航天器。 前者是在最初几个复制周期里给已经开始工作的冯机载荷用的,后者则是提前探测目标恒星系内所有天体,用来给新造冯机提前考察各天体情况与选定第二批选定天体用的。
超大规模立体集成超导脉冲数字电路计算阵列,为了降低热噪声而使用氦冷,为了在航程中降低能耗而使用可逆计算,为了增加存储鲁棒性而在下面叠了一级大规模常规容错存储阵列,后者将定时导出计算阵列的存储数据不断进行热备份。
另附:因为约瑟夫森结的尺寸被临界电流密度限制,所以为了提升鲁棒性,不能像硅/碳集成电路一样用超细制程,限制了最小体积。
再附:作为计算阵列的UPS电源与舰船紧急备份电源,载荷区设有大型裂变尘埃堆:铍基反射层,铀233粉末静电悬浮,多台微聚变电动中子枪点火,反应室接喷管再接DEC通道。 首先DEC减速同时发电,然后大部分废热都是反应产物(也是静电粉末)的红外热辐射,波长都差不多,所以可以直接碳纳米管光-电整流天线代替光伏发电。 最终剩下的废热再过一次超临界二氧化碳热机-高效温差发电回路,然后被散热系统进行最终散热。
中子枪除了氘还需要氚,所以也会用反应产生的中子从氘增殖出氚,同时为了方便储存燃料,也会同时用钍232增殖铀233,毕竟后者性能虽好半衰期却稍短(二者在航程 中均不会长期储存,尤其是前者,因此两种燃料可能需要用大型独立中子枪分别定期进行增殖,而衰变出的氦3则直接加入舰上氦3储备,不过这也不一定,因为氦3拿去吸收中子也能产氚和氢)。 另外启动这玩意儿本身也需要电,因此载荷区各处均设有许多组备份SMES,兼作辅助用磁悬浮动量轮,虽然力量相对贫弱。
大型智慧生物心智数据冷存储仓库,通过飞秒激光蚀刻纳米光栅玻璃片,实现对114514名载员的长时间稳定存储。 同时也会存储其他任何需要从太阳系带上与航程中需要暂时存起来的大量数据与资料。 但由于想要重置玻璃片存储内容就必须重冶重铸,所以要短期存储的东西还是使用常规的容错存储阵列,当然后者也是可以重冶重铸。
惯性离心重力模拟区,由两个贴在舰船主结构正反两面上互相对转的斯坦福圆环构成,内表面外径2*1044.25米,内径2*933.777米,每分钟1转以产生1.14514G重力。 在航程中主要是给冯机用的,因为部分工艺可能依靠重力比较方便。 而在到达目的地拆完船之后将便乘十万人派对级(? )开拓太空城,侧面则包有兼作磁盾的SMES组,同时也有很厚的铅硼聚丙烯屏蔽层用来挡辐射。
另附:圆环并非像自行车车轮那样具有中心轴,而是外侧与内侧装有连接舰船主结构的滑轨,滑轨以超导磁悬浮进行驱动从而省去可动部件,但需要时也能放下滚柱滑轨进行常规电驱。
故事开头的很久很久之前
当第一个人类望向星空
「 ……?」
一切的奇迹,从这里开始