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第596章 逃离方式的选择

在学生们还沉浸在毁灭世界的成本是如此之低廉而哗然的时候,我再度翻开了新的篇章。

“请安静一下,接下来我们就需要讲到应对了。”等到所有学生都安静下来之后,我便再度开始授课了。

“你看,面对着这种可谓是防不胜防的入侵方式,你们很难能够做到完全的防护。所以你们有必要思考逃生的手段。”

“在之前我也说过了,通过空间技术需要支付极其高昂的能源成本,虽然现如今你们已经掌握了核聚变反应堆并应用到了日常生活中。但是你们依旧支付不起能够承担逃亡的能量,所以你们需要思考一些其他的方式来确保自己的逃离。”

“比如说,太空城和太空殖民地。”

“之前我也讲过了化学火箭和粒子火箭的区别,因为推动力小比冲大的关系,粒子火箭的建造成本上来说,从宇宙建造是最合适的。”

“事实上这也是你们的选择,在1克暗物质的造价就要10亿的现在,你们即使知道暗物质引擎的基础理论,但是以你们的生产力来说,其毫无性价比的方式也决定你们无法投入更多的资源去尝试制造。所以,你们的选择就是离子引擎,制造方式也是以宇宙工厂为主。”

“你们文明目前的主力星舰是3艘由核聚变反应堆提供能源驱动离子引擎仅仅只能在恒星系内航行的小船,一旦面临外部攻击,你们能够做的就只有乖乖等死。”

“哦,又跑题了。让我们继续回来聊聊太空城和太空殖民地吧。”

“正如你们之前所认识到的那样迄今为止你们的航天成本还是非常高昂的,所以这就注定了你们不可能全体逃亡。所以你们需要面对的是,是一个避难所,一个在外星生化攻击的时候干净的提供你们能够重新繁衍的避难所。”

“作为一个避难所,它应该具备以下几种功能。1它是一个平台,来组织深空探索。空间发射探测器的成本,仅相当于地面发射成本的几分之一。2可以用于太阳能发电,再把电力送回母星或者用于其它来提供繁衍的动力。3它可以用于某些类型的工业生产,特定产业更适合在零重力环境下进行。4它可以用于发展适合严格真空环境的产业。5它可以帮助人类把极高Uranus的行业搬离母星。6它可以作为太空旅馆。7它可以代表人类走出母星,迈入深空。”

“凭借你们现在的技术条件,就已经可以在太空建造永久性居住地,并使之拥有同星球表面生活的一切便利条件。你们政府的报告书中的设想是这样的,能够在上面安置数千乃至数万的人。这个太空战通常为椭球体或圆柱形,并沿主轴旋转,以便为里面居住的居民提供人工重力。”

“这样的空间站,在政府的报告书上计划容纳1万名居民的空间站,报价约为3万亿。如果这样的空间站计划很可惜的就被你们的国会给否定了,嘛也不是不能理解就是了。”

“好了,政府和经济和科研的发展问题我们暂且不论,先来说说重力的问题吧。为什么说重力,因为那是太空生活的基础。”

“这个世界上最廉价的模拟重力效果,就是离心力了。通过离心运动让圆柱形或者椭圆形的太空战内壳部分生活的居民可以获得足够的拟似重力的环境。”

“在此,我们需要认识到一个问题,何为重力。一般大众的认知中,在国际空间站生活的宇航员们因为距离地心足够远,以至于重量下降到零的误解。当然我们都知道质量是固有属性,不会因为重力加速度而改变,所以现在媒体都开始使用微重力环境等字汇来描述。但是,真正的现实情况是,国际空间站上的人们,长期处于自由落体状态。”

“自由落体是个重要的概念,我们在这里需要注意两点。1坠落过程中的人不会感觉到自身的重量。2有些下落中的物体可以永不坠地。”

“我们先来说说第一点吧,坠落过程中的人不会感觉到自身的重量。”

“我们先来思考两个现象,在很多游园都有一种速降塔的游戏。这东西把人带到特别高的地方,然后向地面速降,知道非常接近地面时才停下。然后就是在高塔上手持两颗质量不同的铁球,从高塔上同时放手,它们几乎在同一个瞬间落地。”

“事实上如果在速降的过程中你的手中如果有个什么东西,并且你还放开的话,你会看到那东西就像是悬停在空中一样。如果你把东西推开,他就会远离你,运行轨迹是直线。”

“当然这只是从你的时间来看,对于旁边的观察者而言,苹果的运行轨迹将是抛物线。你感受不到自身承受的重力,是因为你周围的一切都在以同样的加速度向下坠落。我们日常生活中感受的重力,其实并不是真正的重力。我们站立时感受到的重力,其实是地面将人体向上定期,让我们不至于掉落地底的力。所以,太空站中因重力作用而不断下落的宇航员,也不会感受到自身的重量。”

“当然,这就不得不说第二个点了,有些下落中的物体可以永不坠地。”

“假设我们拿到一颗铁球,从高塔上丢下,在其下落过程中测量其下落距离。我们会发现,在时间为t时,下落的距离y=1/2gt方。然后我们试着将球沿着平行于地面方向抛出,也就是说,让球的飞行路线与星球表面平行。令人吃惊的是,只要保持了水平方向,那么无论我们扔的多块,球落回地面的时间始终不变。这只是因为,在水平地面方向上用力,不会让球远离或靠近地面。求所承受的唯一引力指向地心。”

“很多人都有一种直觉,认为水平方向上的运动速度越快,在给定时间内下坠的距离就越短。不过这一点也与现实不符。”

“如果星球像短距离内的视觉印象一样,表面是平整的,那么水平抛出的铁球迟早会掉落地面。但是由于星球表面是球迷,铁球飞出的途中,下方的地面也在一点点下沉。如果你能水平方向飞行足够远的距离,结果就会远离地面。”

“在铁球需要沿水平方向飞多远,才能使它距离地面4.9米呢?我们仅仅只需要借助几何学知识就能解出想要的结果。设x是水平方向的运动距离,y是距离地面的高度,而R是星球的半径,根据毕达哥拉斯定律可得x=7920米。”

“所以,如果铁球在1秒内沿水平方向飞行7920米,旗下追的距离就将于星球表面弯曲的距离相等。换个说法就是,任何以7920米每秒水平运行的物体,都可以永远不落在地面上。”

“当然,我们也可以选择长期生活在失重环境下。但是我们应该了解到一点,不,应该说是,你们作为半个生物专业的学生应该了解到一点。长期处于失重状态的人类容易出现厌食、身体被拉长书英寸、免疫系统缺陷、骨骼和肌肉变形、肥胖程度上升等一系列问题。短期内,这些问题都不算严重。但是常年生活在失重环境下,你们的身体将会出现各式各样的问题,毕竟你们的生存进化从来就没有考虑过星球之外的环境。所以,给太空战的居民提供某种人工重力,肯定是有必要的。”

“假设太空战的直径为1公里好了,如果我们生活在里面,需要模拟的是和星球同样的重力加速度的话,根据离心力等于重力a=v方/R=g。所以我们需要的转速就是99m/s。达到次速度,就能在太空战模拟出跟星球相等的重力效果。用这个数值代入计算,得知太空站旋转一周的时间刚刚好是一分钟多一点。”

“当然,这种模拟重力环境,与星球上的情况有着巨大的差别。不过这就两种类力效果上的问题了。因为太空站的旋转导致了离心力之外还有一种科氏力。科氏力在星球表面同样存在,不过要比重力小很多,因而很少被察觉。它主要形象柜门较大的动态系统,比如飓风。”

“不过到了太空站上,科氏力的影响将更为明显,因为太空站的范围较小,而每旋转一周所需要的时间也更短。”

“哦算了,又跑题了,这属于太空力学方面的了。让我们将话题继续拉回来。”

“既然我们确定了重力方面不存在问题之后,那就是逃到何处比较安逸。不,不要小瞧安逸的问题,在太空背景下,这可是个大问题。既要保证自己的运行轨道不会偏离从而被甩出去撞上其他的陨石亦或者垃圾,又要保证自己的损耗是最低的,比较宇宙环境下你们的物资是非常有限的。”

“在之前我们谈到过低轨道和同步轨道卫星。这两个轨道都是你们日常生活中经常能够听到的,但是在面临星球遭受威胁的时候,这两个地点明显仅仅是不行的,因为距离星球太近,非常容易被观察到。”

“所幸的是,我们还有另外一种选址方案,跟前两种一样普遍,这就是恒星-母星系统中的拉格朗日点。”

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