第405章 捕獲方案敲定，緊鑼密鼓推進
第405章 捕獲方案敲定，緊鑼密鼓推進
時間來到2月份，航天城。
農曆新年的喜慶氣氛還未散去，一間專用會議室內，長條桌上鋪滿了月球的高清遙感圖，牆上的大屏幕循環播放著月球正面不同區域的數字高程模型。
來自不同領域的二十餘名專家正襟危坐，每個人的面前都放著一疊厚厚的資料。
這是月球工廠選址的第一次正式評審會。
「這段時間，我們對月球正面二十三個候選區域進行了初步篩選。」主持會議的是天體地質學家王培中，一位頭髮花白、目光銳利的老教授，曾參與過嫦娥三號到五號的全部著陸區選址工作。
「最終鎖定三個最具潛力的目標。」
他示意助手調出第一張圖。
「候選一：雨海。」
屏幕上出現了一片灰黑色的廣闊平原，表面散布著零星的隕石坑，一條紅色的軌跡線標註著當年「嫦娥三號」的著陸位置。
「雨海區位於月球正面西北部，北緯15—30度，西經20—40度之間，總面積約83萬平方公里。」王培中用雷射筆指著圖上的標註，「這裡的地形極為平坦，平均坡度小於2度，是月球上最理想的平原之一。月壤厚度普遍在4到8米之間，適合大規模開挖。」
他頓了頓，繼續道：「此地最大的優勢在於地質資料豐富，嫦娥三號2013年在此地著陸，玉兔號」巡視器獲取了大量原位數據，我們對雨海的月壤成分、力學特性、地下結構都有比較準確的了解。」
「缺點呢？」會議桌的一端，一位與會者平靜地問。
「缺點主要是位置。」王培中切換了一張軌道力學示意圖，「雨海在北緯30度左右，距離赤道較遠。從這兒發射太空飛行器進入地月轉移軌道，有效載荷損失約15%—20%，發射窗□也相對受限。如果我們要在五年內完成上幾百上千次發射任務，這個缺陷可能成為瓶頸。」
對方點了點頭，示意他繼續。
「候選二：靜海。」
畫面切換，一片比雨海略小的平原出現在屏幕上，同樣地勢平坦，但靠近月面中央。
「靜海位於月球正面赤道附近，北緯0—10度，東經20—40度之間。嫦娥五號2020年在此著陸，採樣返回任務取得了巨大成功。」王培中的聲音提高了一些，「靜海的最大優勢有三點，第一，赤道位置，發射條件最佳，每天都有發射窗口，有效載荷損失最小。」
他調出第二組數據：「第二，鈦鐵礦含量高。嫦娥五號的採樣分析顯示，JH區域的月壤中鈦鐵礦含量達到12%—15%，遠高於其他地區。鈦是製造發動機結構件、壓力容器、高溫部件的理想材料。如果我們能在當地提煉鈦金屬，意義重大。」
「第三，地質資料同樣豐富。我們有嫦娥五號的完整數據，包括鑽取的月壤剖面、原位光譜分析、以及返回樣品的實驗室分析結果。這是任何其他國家都不具備的優勢。」
「缺點呢？」
「缺點是地形略複雜。」王培中放大了靜海的局部圖像，「JH區域分布著一些低矮的丘陵，高度在100—300米之間，坡度5—10度。雖然不影響大體量的工廠建設，但對選址的具體位置要求較高，需要避開這些丘陵。另外，部分地區有較小的月海溝壑，需要進一步勘察。」
「候選三：風暴洋。」
第三張圖出現，這是月球正面最大的一片暗色區域，面積超過400萬平方公里。
「風暴洋是月球上最大的月海，跨度從北緯20度到南緯20度，西經40度到80度。這裡最大的優勢是資源多樣性。」王培中調出光譜數據，「軌道遙感探測顯示，風暴洋區域富含鉀、稀土元素、磷、針等多種礦產。如果我們想要建立一個完整的工業體系，資源的多樣性很重要。」
「但是位置偏西。」王培中話鋒一轉，「風暴洋大部分區域在西經40度以西，這意味著從地球直接通信需要中繼衛星。嫦娥四號在月球背面工作時，我們就發射了鵲橋」中繼星。如果要在風暴洋建設工廠，至少需要更多中繼星，而且這裡的地質資料相對較少，沒有著陸器獲取過原位數據。」
介紹完畢，會議室里安靜了片刻。
每個人都在心中權衡這三個選項的優劣。
「我提議選址JH區。」一直未曾發言的陸安開口了，他說道：「發射條件是硬約束，捕獲小行星所需的發射頻率次數太多，若是每次少15%的有效載荷，累積起來那就大了，那就需要更多的頻次，關鍵時間不允許。」
陸安沉聲補充道：「鈦鐵礦含量高也是關鍵，鈦是發動機結構件的最佳材料，如果能當地提煉，能省下從地球運送金屬的巨額成本。」
「我同意靜海。」另一位材料學家附和，「從地球運送成品發動機到月球，成本太高，我們必須實現月球製造，而月球製造的第一步，就是要有能用的金屬。」
從技術角度而言，靜海的鈦鐵礦，提煉相對容易。
鈦的熔點高、比強度大、抗腐蝕，正好適合發動機工作環境。
「但靜海的地形————」地質學家王培中有些猶豫。
「丘陵是可以避開的。」陸安指著地圖，「你看，靜海雖然有一些丘陵，但也有大片平坦區域。我們可以用遙感數據精確定位，選一個地形最好的點。至於月海溝壑，小問題，填平或者跨越都可以。」
討論持續了兩個半小時，最終，專家組形成共識。
JH區域，作為月球工廠的首選地址。
理由綜合如下：
赤道位置，發射窗口最優，有效載荷損失最小，這是多次發射任務的關鍵約束。
鈦鐵礦含量高，為當地提煉鈦金屬提供了資源基礎，鈦是製造發動機結構件的理想材料。
地質資料最全，有嫦娥五號的原位數據和返回樣品分析，可以大大降低前期勘察風險，節約最關鍵的時間成本。
距離適中，位於月球正面，且月球被地球潮汐鎖定，正面永遠對著地球，無需中繼衛星即可與地球全程保持通信暢通。
2月5日，選址方案正式上報。
兩天後，獲得批准。
2月8日，第一批精密遙感數據開始採集。
高分七號月球遙感衛星調整軌道，對靜海預定區域進行解析度0.5米的超高清成像。
同時，嫦娥五號帶回的月壤樣品被重新分析，以獲取更精確的力學參數和成分數據。
月球超級智能無人工廠選址工作緊鑼密鼓推進的同時，另一個同樣關鍵的戰線也在同步展開，月球作業機器人的設計與改進。
2月15日，元界智控的總部研發中心。
返回嘉寧市的陸安親自帶隊，在這裡召開了「MR」系列月球機器人項目啟動會。
會議室的一面牆上，掛著巨大的月球地圖，JH區域被紅圈標註。
另一面牆上，則是VI—3型機器人的三維分解圖。
「VI—3在地球上已經證明了它的能力。」陸安開門見山，環視付晨等人說：「但月球是另一個世界，我們要面對的，是地球上從未有過的極端環境。」
他調出一張對比表，投影到屏幕上。
大氣壓：地球101千帕/月球接近0，挑戰是散熱只能靠輻射，不能靠對流。
白天溫度：地球20—30攝氏度/月球最高130攝氏度，挑戰是電子設備需要耐高溫。
夜間溫度：地球零下10—10攝氏度/月球最低零下180攝氏度，挑戰是材料可能脆化，電池可能失效。
溫差變化：地球緩慢/月球劇烈，挑戰是熱脹冷縮可能導致結構損壞。
輻射：地球有大氣層保護/月球面臨宇宙射線、太陽風直接照射，挑戰是電子器件可能被擊穿。
重力：地球1個G/月球六分之一個G，挑戰是運動機構需要重新設計月塵：地球無/月球帶電、尖銳、黏附性強，挑戰是可能堵塞關節，磨損表面。
「每一項都是生死考驗。」陸安環視在座的工程師們，「尤其是月塵，月球表面覆蓋著一層細細的粉末，由於沒有大氣層保護，這些塵埃顆粒被太陽風帶電，像刀片一樣鋒利，而且容易黏附在任何東西上。」
他頓了頓，有條不紊地說：「我們的機器人，要在這樣的環境裡長期工作，不僅要活下來，還要高效工作。」
會議室里一片肅靜。
「所以，我們必須從頭設計。」陸安調出第一張設計草圖，「基於VI—3的成熟架構，但每一個子系統都要針對月球環境進行改造。」
接下來的日子，是技術攻關的高強度階段。
熱控系統：
月球上沒有空氣，無法像在地球上那樣用風扇散熱。
解決方案是「熱輻射+熱管」複合系統。
機器人的關鍵部件，電機、控制器、電池都包裹在高效熱管網絡中，將熱量傳導到機器人表面的散熱板，以紅外輻射的方式排向太空。
夜晚來臨時，散熱板可以反轉功能，吸收太陽能，為內部保溫。
材料選擇：
主體結構採用鈦合金，不僅因為鈦在低溫下不會脆化，還因為月球上可以提煉鈦。
關節軸承採用二硫化鎢塗層，這是一種固體潤滑劑，可以在真空環境中正常工作，不會被月塵污染。
外部覆蓋多層絕緣膜，像太空服那樣，阻擋熱輻射和微小隕石。
電子系統加固：
所有晶片都要進行抗輻射加固，主要採用「三模冗餘」設計，關鍵電路複製三份，即使一兩路被高能粒子打壞，系統仍能正常工作。
內存採用抗輻照的磁阻RAM，代替易受干擾的傳統DRAM。
月塵防護：
這是最棘手的難題，解決方案是多層次的。
首先，所有關節都採用「波紋管+磁流體密封」雙重保護，月塵無法進入。
其次，機器人表面噴塗導電塗層，定期釋放電荷，防止靜電吸附。
其下，關鍵部位如光學鏡頭配備「電簾」，這是一種通過高頻電場振動清除塵埃的裝置。
自主控制系統：
在1.3秒的單向通信延遲里，意味著不能實時遙控。
機器人必須能自主決策。
解決方案是「分層智能」，底層是實時的運動控制和避障，由機載FPGA硬體實現；中層是任務規劃，基於預設的目標和規則；高層是群體協同，通過機器人之間的局部通信實現。
2月20日，第一版設計凍結。
機器人被正式命名為，型號代碼MR—1。
技術參數方面。
尺寸：高1.79米。
質量：375公斤（地球重量）
動力：固態晶格電池，關鍵任務期間可由外部核反應堆供電設計壽命：5年自主等級：L4，高度自主，人類僅需下達宏觀指令第一批計劃生產1000個，其中200個是「先鋒型」，負責前期場地平整和工廠建設；
600個是「作業型」，負責採礦、運輸、冶煉、製造：200個是「保障型」，負責維護、維修、回收。
所有機器人的核心控制單元、傳感器、電機等關鍵部件，在地球生產。
殼體、結構件、工具等，可以在月球上用當地材料製造。
這種「核心部件地球造、外圍部件月球造」的混合模式，既保證了可靠性，又降低了發射成本。
就在MR—1型機器人緊張研發的同時，另一個同樣關鍵的戰線，核聚變發動機也在全力推進。
可控核聚變，這個被物理學家追尋了半個多世紀的夢想，在危機倒逼下開始加速向現實邁進。
3月初，陸安帶著一支核心團隊，來到了位於瀘州的「聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施」。
這是國家「十三五」重大科技基礎設施，也是目前世界上規模最大的聚變研究基地。
接待他們的是一位瘦削的科學家，核聚變領域的頂尖專家，已經在托卡馬克裝置上深耕了二十五年。
他的眼睛布滿血絲，過去三年來，他幾乎沒有睡過一個完整覺。
「陸安同志，你要的東西，我們有了初步方案。」陳院士帶著他們走進一座巨大的廠房。
廠房中間矗立著一個鋼鐵與超導磁體構成的龐然大物。
那是正在建設中的「東方超環」升級版，但此刻所有人的目光，都聚焦在旁邊的陳列區。
那裡，放著一個環形裝置，通體銀白色，表面密布著各種管道和傳感器接口。
「這就是祝融—1」的全尺寸模型。」陳院士的聲音裡帶著難以掩飾的驕傲。
陸安繞著它走了一圈。
環形結構，看起來像一個縮小版的托卡馬克。
但更加緊湊，沒有外圍龐大的變壓器和加熱系統。
「解釋一下原理。」陸安言簡意賅。
陳院士調出一塊顯示屏，上面是複雜的磁場線圖和等離子體模擬。
「它採用D—3He聚變反應。」陳院士開始講解，語氣里透著學者的嚴謹：「氘和氦—3
在數億攝氏度的高溫下發生聚變，生成氦—4和1個質子，同時釋放出巨大的能量。」
「這個反應的最大優勢是，產物都是帶電粒子，可以直接噴出產生推力，同時輻射極少，不需要厚重的輻射屏蔽，大大降低了發動機質量。」
他指著模型的核心區域：「這是一個磁鏡」構型的聚變裝置，我們用一個特殊的磁場形態，把高溫等離子體約束在一個長管狀的空間裡。」
「兩端磁場較強，中間較弱，等離子體在兩端被反射」回來，像兩面鏡子之間的光。這種構型比托卡馬克簡單，適合作為推進器。」
陸安：「怎麼點火和維持？」
「我們用中性束注入和射頻波加熱。先注入少量燃料，用電磁波加熱到聚變溫度，產生最初的聚變反應。」
「反應釋放的高能帶電粒子會繼續加熱周圍的等離子體，形成自持燃燒。然後持續注入新的燃料，排出反應產物，維持穩定運行。」
陸安：「推力怎麼產生？」
陳院士指著裝置的一端：「這裡是磁噴管」，我們從這一端泄漏少量等離子體，用特殊的磁場形態引導它們高速噴出。噴出的速度可以達到每秒1萬公里，是化學火箭的幾千倍，這就是我們需要的推力。」
他調出一組數據：「理論計算表明，這樣一台祝融—1」發動機推力可以達到5千牛，比沖8萬秒，工作一年，消耗的氦—3隻有約3噸。」
陸安快速心算：5千牛推力，一年工作產生的總衝量約1.5×10^8牛·秒。對目標小行星而言，產生的速度改變約0.0015公里/秒。
和需要的0.73公里/秒相比，差得太遠。
「所以我們需要很多台。」陳院士顯然已經計算過，他說道：「按這個指標，需要2000台同時工作一年，才能達到所需的v。
「7
「2000台。」陸安沉吟，「每台質量多少？」
「初步設計約150噸，其中聚變堆芯占60噸，磁體占40噸，輻射屏蔽和結構占30噸，推進劑儲罐和管路占20噸。」
2000台就是30萬噸。
這麼大的體量，只能在月球上製造。
在太空電梯搞出來之前，從地球表面運30萬噸的物資到太空根本不現實。
更何況，實際整個天體捕獲工程所需要的載荷還不止這個數。
陸安繞著模型又走了一圈，目光在每個部件上停留。
「目前的最關鍵的技術難點在哪？」
「三點。」陳院士豎起手指，「第一，超導磁體。約束等離子體需要極強的磁場，常規磁體根本做不到。我們用的是高溫超導帶材稀土鋇銅氧化物，需要在液氮溫度下工作。
這種材料不計成本倒也能量產，要在月球上製造，需要建立完整的超導材料生產線。」
「第二，氦—3燃料。地球上氦—3極其稀有，總共只有幾百公斤。但月球上儲量豐富，太陽風幾十億年吹來的氦—3被月壤吸附，估計總量在100萬噸以上，須在月球上提煉氦—3，這是整個工程的核心任務之一。
「第三，等離子體約束的穩定性。磁鏡構型有個老問題，等離子體可能從兩端泄漏太快。我們採用了最新的串聯磁鏡」方案，在兩端加裝額外的塞子」磁場，已經在小規模實驗上驗證了可行性。但要放大到兆瓦級功率，還需要更多實驗。」
陸安點點頭。
這些困難每一個都足以讓一個常規科研項目花費十年。
但現在，他們沒有十年。
「建議同步推進，我這邊儘量抽時間支援你們。」陸安說道：「你這邊繼續完善發動機設計，同時開始考慮如何把生產線搬到月球。我們這邊————」
他轉向身邊隨同而來的付晨，「元界智控會為月球工廠定製機器人。」
「那氦—3提煉呢？」陳院士問。
「已經在規劃了。」陸安從付晨手裡接過一份文件遞給他，「月壤中氦—3的濃度只有十億分之幾到百億分之幾，確實很低。但提煉工藝並不複雜，加熱月壤到800度以上，氦—3就會釋放出來。」
陳院士說道：「關鍵是處理量，要滿足2000台發動機的燃料需求，需要處理數億噸月壤。」
陸安頓了頓：「這正是機器人的強項，讓機器人在月球上開採、篩選、加熱、收集，規模上去了，濃度就不是問題。」
陳院士若有所思地點頭。
在此地了解過聚變科技的進度後，陸安心中有了個大概。
不久之後，他便離開此地。
離開後，陸安又到了另一個同樣龐大的設計—超級光帆。
如果說「祝融」發動機是主動力，那麼光帆就是輔助剎車。
兩者結合，才能以最小的燃料代價實現軌道捕獲。
負責主導超級光帆任務的是一位女科學家，名叫趙曼君，去年從毆洲回國，曾在德蟈馬普學會研究太陽帆技術多年。
陸安直接點了她的將，讓她來負責這一塊。
趙曼君的辦公室堆滿了各種薄膜材料樣本和力學模型，牆上貼著一張巨大的軌道圖，標註著「蒙特摩洛斯」未來十幾年的運行軌跡。
太陽帆的原理其實很簡單。
太陽光雖然沒有質量，但有動量。
光子撞到帆面上，會把自己的動量傳遞給帆面，產生微小的推力。
在地球軌道上，每平方米帆面受到的推力只有9微牛，相當於一枚硬幣重量的十萬分之一。
此刻，她拿起一小片薄膜樣本示意陸安：「這是聚醯亞胺薄膜，厚度只有幾微米，是目前太陽帆常用的材料。但我們的要求要高得多，我們需要1000平方公里的帆面，這是目前最大太陽帆的幾萬倍。」
1000平方公里，那是14萬個足球場的面積。
帆面面積確實需要這麼大，因為太陽光壓太小，要產生足夠大的總推力，只能靠面積堆砌。
設計的自標是，當小行星在2035年前後接近太陽，距離約1.5億公里時，光帆持續作用一年，累積效應下的推力是非常可觀的。
關鍵是這個推力是免費的，而且可以和發動機同時工作，相當於多出20%的剎車能力。
帆面材料是關鍵技術，傳統聚醯亞胺強度不夠，支撐不了1000平方公里的結構。
解決方案是用月壤拉制的超細纖維複合膜，把月壤熔融後拉成直徑幾十微米的纖維，再編織成薄膜。
這樣材料可以就地獲取，不需要從地球運輸。
國內目前已經做出來了。
月壤的主要成分是矽酸鹽，加入少量添加劑後，可以熔融拉製成纖維。
這些纖維的強度不亞於玻璃纖維，而且耐高溫、抗輻射。
把它們編織成薄膜，再塗覆一層反射層，就是理想的帆面材料。
趙曼君調出一段實驗視頻，一台小型的拉絲機正在運轉，從噴嘴中流出的熔融物質被高速牽引，形成一根細長的絲線，纏繞在捲筒上。
「這是實驗室規模的，到了月球上，我們需要建大型拉絲廠，年產幾百噸纖維。」
末了，陸安沉吟片刻，詢問道：「帆面面積1000平方公里，質量多少？」
「約5000噸。」趙曼君調出估算表，「帆面本身厚度只有幾微米，每平方米質量約5
克，1000平方公里就是5000噸。支撐結構需要碳纖維骨架，約2.5萬噸。加上部署機構、
控制單元等，總質量約3萬噸。」
「3萬噸。」陸安心算，自顧自地說：「從月球發射需要幾十次任務，和發動機相比，還算可以接受。」
「關鍵問題是展開。」趙曼君切換到另一張圖，「1000平方公里的帆面，即使摺疊到最密，體積也有幾十個貨櫃。我們必須在太空中展開它，而且是在小行星附近。」
陸安看著圖上的方案，那是一系列複雜的步驟。
發射階段：帆面摺疊成極小的體積，封裝在保護殼內，與支撐結構、部署機器人一起發射到小行星附近。
交會對接：運載器與「蒙特摩洛斯」交會，將整個帆面模塊釋放到小行星表面附近。
錨定：機器人首先將「繫繩錨點」固定在星體表面，這是一種類似魚叉的裝置，錨定在小行星內部，提供牢固的連接點。
初步展開：從錨點引出數條高強度繩索，連接到帆面模塊。機器人控制這些繩索，慢慢將模塊拉離表面。
離心展開：利用小行星的自轉產生的離心力，讓繩索逐漸伸長，帆面模塊被甩到遠處。同時，帆面開始從邊緣向中心逐步展開，就像降落傘從頂部打開。
姿態調整：全部展開後，機器人控制帆面的姿態，使其始終垂直於太陽光線方向，最大化推力。
穩定運行：光帆進入工作狀態，持續產生推力，期間可能需要定期微調姿態，補償軌道擾動。
「這個方案是借鑑了2016年發表在《深空探測學報》上的一篇論文。」趙曼君說道：「那篇論文提出了用太陽帆繩系系統減緩小行星自轉的方法，我們把它擴展了，不僅要減緩自轉，還要利用自轉來展開帆面。」
陸安詢問：「風險點在哪？」
「三個。」趙曼君直言不諱，「第一，繫繩可能被小行星表面尖銳的岩石割斷。解決方案是繩索用超高分子量聚乙烯纖維，強度是鋼鐵的15倍以上，且表面覆蓋保護層。」
「第二，帆面展開過程中可能撕裂或纏繞。解決方案是多次地面實驗，優化摺疊方式，加裝實時監測和糾偏系統。」
「第三，小行星自轉太快或太慢。太快的話離心力過大，可能撕裂結構；太慢的話無法展開。解決方案是根據實測數據調整方案，必要時先用發動機減速自轉。」
陸安點了點頭。
這些問題都有解，雖然解的過程可能很艱難。
「繼續推進。」陸安沉聲說道：「下一個目標是在年底前完成光帆的初步工程設計，拿出可以建造的圖紙。」
這些事情陸安其實也能做，但他要負責的事情太多了。
好在有足夠的人才，陸安需要什麼人才，國家都是想方設法地提供。
>