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宇宙世紀(jì)的推進(jìn)系統(tǒng) Propulsive systems in the Universal Century

2020-08-01 17:21 作者:TCRIのSeminar  | 我要投稿

Presented by Gundam T.C.R.I.

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編者:南部(主編,“南”,微博昵稱@astastya)、高野(協(xié)助,“榛”,摸魚拖更的黑手,微博昵稱@蒼崎榛子),Xeku-Eins(協(xié)助,“⑨”,Bilibili昵稱@Xeku-Eins)

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譯者:南部(微博昵稱@astastya)

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埃普西隆高達(dá)的核脈沖引擎相關(guān)內(nèi)容譯者:魔女之使(Bilibili昵稱@魔女の使)

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《Master Archive》系列米諾夫斯基飛行系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容譯者:sunepiao(微博昵稱@sunepiao)

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《Master Archive》MOBILESUIT MSZ-006 Z GUNDAM篇譯者群:sunepiao(微博昵稱@sunepiao)、Mario1991、B醬。(由于有部分的原漢化人員的聯(lián)系方式缺失或者未確認(rèn)到,所以并沒有在引用相關(guān)翻譯前通知,如有問題請聯(lián)系文章作者刪除

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V2高達(dá)的米諾夫斯基推進(jìn)單元“光之翼”相關(guān)內(nèi)容譯者:B醬

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全金屬狂潮系列EMFC相關(guān)設(shè)定譯者:秘銀漢化工作室(深淵使者、小希、威兒、妄想者、KETEN)(由于沒有原漢化人員的聯(lián)系方式所以并沒有在引用相關(guān)翻譯前通知,如有問題請聯(lián)系文章作者刪除

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校對:暗、Archer、高野、高扎古、南部、Xeku-Eins(按字母表順序排序)

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掃圖提供者:文姐(微博昵稱@-射命丸-文-)

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現(xiàn)實科技考據(jù):高野(微博昵稱@蒼崎榛子)

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1.??? 前言

2.??? 常規(guī)(非米諾夫斯基物理學(xué)直接應(yīng)用類)推進(jìn)系統(tǒng)

2.1.?????? 化學(xué)燃料火箭

2.2.?????? 離子火箭

2.3.?????? 等離子火箭

2.4.?????? 熱核火箭

2.5.?????? 熱核噴氣引擎

2.6.?????? 核脈沖推進(jìn)

2.7.?????? 激光推進(jìn)系統(tǒng)

2.8.?????? 核熱驅(qū)動式組合循環(huán)發(fā)動機(jī)

3.??? 基于米諾夫斯基物理學(xué)運行的推進(jìn)系統(tǒng)

3.1.??????? “光之翼”(MDU之一)

3.2.??????? “幽靈之光”(MDU之二)

3.3.?????? 米諾夫斯基粒子電推進(jìn)

3.4.?????? 米諾夫斯基浮游引擎

3.5.?????? Master Archive系列自己的米諾夫斯基飛行系統(tǒng)

4.??? 后記

5.??? 附錄I - 齊奧爾科夫斯基火箭公式

6.??? 附錄II - 全金屬狂潮中的TDD-1所用的EMFC

7.??? 附錄III - 現(xiàn)實中的核裂變固體堆芯推進(jìn)技術(shù)

8.??? Reference

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1.??? 前言

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本文列舉了宇宙世紀(jì)世界中所有(大概)種類的推進(jìn)系統(tǒng),同時對其運作原理進(jìn)行了一定的說明。雖然本文盡量采取了較新且公式度較高的書目,但不排除隨之時間推進(jìn)其中一部分設(shè)定隨之更新的可能,但至少在現(xiàn)時點(A.D.2020)本文采取的說法都是最具權(quán)威性的。

由于這些推進(jìn)系統(tǒng)大多都有在現(xiàn)實中的參考物(并且原理幾乎一致),所以本文中也提及了部分系統(tǒng)在現(xiàn)實中的情況(順便當(dāng)一回現(xiàn)今航天科技的科普),本文所引用的現(xiàn)實科技的具體數(shù)據(jù)和圖示絕大部分來自于國防工業(yè)出版社于20124月首版的《先進(jìn)航天推進(jìn)技術(shù)》。

最后,必須強(qiáng)調(diào)的是,本文的內(nèi)容終究是虛擬作品中的作品設(shè)定,若想了解現(xiàn)實中的相關(guān)系統(tǒng)的具體內(nèi)容,還請參考相關(guān)專業(yè)的權(quán)威書籍與資料。

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2.??? 常規(guī)(非米諾夫斯基物理學(xué)直接應(yīng)用類)推進(jìn)系統(tǒng)

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在宇宙空間中,物體的運動遵循牛頓運動定律。

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牛頓運動定律包括第一定律(慣性定律)、第二定律(力與加速度的關(guān)系 【力F】=【質(zhì)量m】*【加速度a】)和第三定律(作用力與反作用力的關(guān)系)。雖然在物體以接近光速的高速運動中需要依循相對論對物體的運動進(jìn)行修正,但我們當(dāng)前在地球圈內(nèi)移動時所使用的推進(jìn)系統(tǒng)仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及光速。宏觀上用牛頓運動定律和用相對論的結(jié)果之間的差距幾乎為零(榛注:原文直譯是”宏觀上可以說是幾乎等于零”這樣不明所以的話,所以推測這里指的是其實由于所使用的推進(jìn)系統(tǒng)遠(yuǎn)低于光速,因而用牛頓運動定律和用相對論的結(jié)果的誤差可以忽略)。直到今天,所有在宇宙空間運動的人工物體仍舊遵循在舊世紀(jì)就已經(jīng)被奠定的經(jīng)典物理。雖然本世紀(jì)的米諾夫斯基物理學(xué)常常表現(xiàn)出覆蓋了傳統(tǒng)物理理論的樣子,但準(zhǔn)確來說,是補(bǔ)全了之前相對論和基本粒子理論所無法解釋的部分。如同相對論用于闡述牛頓的經(jīng)典物理所不適用的情況一般,米諾夫斯基物理學(xué)的出現(xiàn)也不意味著推翻過去的物理學(xué)法則(就算是在殖民衛(wèi)星里的蘋果也是會向下掉)。

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例如,根據(jù)第一定律,一個物體具有初速以后,只要不存在障礙物,就會一直做勻速直線運動。由于宇宙空間中不存在空氣,物體不會像在地表上那樣被減速,可以一直維持著初速狀態(tài)。為了更有效率地利用推進(jìn)劑,在宇航活動中會利用慣性運動(雖然基本上物體速度和軌道會受到重力的影響而產(chǎn)生變化)。另一方面,如果想減速的話就必須要讓物體產(chǎn)生與前進(jìn)方向反向的加速度。(榛注:知道利用慣性、要節(jié)省推進(jìn)劑卻還在太空中拼命點亮噴射口的屑動畫kora。 南注:你懂個p的機(jī)器人動畫的演出。)

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應(yīng)用牛頓運動定律的推進(jìn)系統(tǒng),大致上能分成兩種方式。(榛注:遵循牛頓運動定律的推進(jìn)系統(tǒng)所適用的齊奧爾科夫斯基火箭公式,請參考附錄I。)

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第一種方式是噴射粒子式推進(jìn)——從需要被推進(jìn)的物體處噴射粒子,利用粒子提供的反作用力(第三定律提到的反作用力)來推進(jìn)。推進(jìn)所利用的粒子被稱為【推進(jìn)劑】。推力與推進(jìn)劑的噴射流速和秒噴射質(zhì)量的乘積成正比(榛注:其實就是第二定律的F=ma)。舉個簡單的例子,就像松開充滿氣的氣球時氣球會因為開口噴射的氣流而飛走。粒子噴射推進(jìn)就是靠控制氣球噴出的氣流的方向來移動的技術(shù)。這種方式從舊世紀(jì)的宇宙開發(fā)初期一直到今天都是主流的推進(jìn)方式?;瘜W(xué)燃料火箭、離子火箭(榛注:也稱為靜電推進(jìn)火箭)、等離子火箭(榛注:也稱為電磁推進(jìn)火箭)、熱核火箭等都是基于這種方式的推進(jìn)方案。

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第二種方式是粒子撞擊式推進(jìn)——讓粒子直接撞擊需要推進(jìn)的物體的后方,從而推動這個物體。但是,由于發(fā)射粒子的一方也會受到粒子的反作用力的影響,所以必須要在發(fā)射粒子的方向的反向也產(chǎn)生同樣大小的力來抵消(榛注:推測是為了防止產(chǎn)生位移致使錯位或者降低系統(tǒng)效率的問題的發(fā)生)。核脈沖推進(jìn)就屬于這種方式。另外,雖然沒有成功實用化,但有人提出過從可以吸收反作用力的地方(例如行星的表面)來發(fā)射粒子的方法(榛注:大概指的是激光發(fā)射基站與激光帆、太陽與太陽帆那種類型的例子。 南注:AOZ系列的銀雷的可選裝備中就有太陽帆)。

(推進(jìn)系統(tǒng) GPF16期23頁)

2.1. 化學(xué)燃料火箭

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化學(xué)燃料火箭是一種利用化學(xué)能的燃燒加熱來推進(jìn)的系統(tǒng)。

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在燃燒室中混合燃料和氧化劑,然后點火,進(jìn)行反應(yīng),以此來產(chǎn)生氣體和熱量(由于經(jīng)常直接將【燃料】與【氧化劑】合起來稱呼為【燃料】,所以下文直接用【燃料】來指代兩者的混合物)。氣體會因為被加熱而膨脹。這時,由于燃燒室是一個密閉的空間,氣體只擁有熱能,但還沒有轉(zhuǎn)化為動能。而在燃燒室的一端上設(shè)有噴嘴,可以以此來釋放由于氣體膨脹而形成的壓力。這樣一來,容納該燃燒室的物體就會往氣體噴射方向的反方向進(jìn)行移動。

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理論上,如果燃料完全燃燒,產(chǎn)生的溫度越高,所噴射的氣體的速率就越高。但是,由于燃燒室和噴嘴使用的是大規(guī)模的耐熱結(jié)構(gòu),溫度越高則熱量損失的越快(榛注:也就是說達(dá)不到熱力學(xué)氣體理想狀態(tài)中的絕熱膨脹過程),速度到達(dá)一定程度以后就難以繼續(xù)提升了。

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雖然這個問題在舊世紀(jì)由于材料技術(shù)的進(jìn)步得到了一定程度的改善,但這個系統(tǒng)所必須使用的【推進(jìn)劑】這個用于產(chǎn)生高溫高壓氣體的燃料卻嚴(yán)重制約其發(fā)展?;瘜W(xué)燃料火箭的燃料消費量十分巨大。

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舉個例子,如果一艘宇宙飛船想要從地球衛(wèi)星軌道移動到月球軌道,然后再減速至同步月球的公轉(zhuǎn)速度的話,必須要消耗10倍于其干質(zhì)量的大量燃料(榛注:大家可以聯(lián)想一下阿波羅登月計劃所用的“土星5號”運載火箭;目前化學(xué)燃料火箭的比沖為200~500s,所攜帶的燃料要占總重的90+%,而有效載荷只占1%~1.5%,例如SpaceX的重型獵鷹9火箭雖然有著遠(yuǎn)超全球其它現(xiàn)役運載火箭的運載力但在可回收模式下卻大打折扣也有這個原因)。攜帶大量燃料的結(jié)果就是以燃料燃燒來讓燃料繼續(xù)移動的狀態(tài),效率非常低。

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然而,由于化學(xué)燃料火箭是讓燃料爆發(fā)性的燃燒,所以適用于需要在短時間內(nèi)獲得巨大推力的任務(wù)。因此,即便是現(xiàn)在,化學(xué)燃料火箭系統(tǒng)依舊被廣泛應(yīng)用于穿出大氣層任務(wù)的推進(jìn)裝置、MS和宇宙戰(zhàn)斗機(jī)等等高機(jī)動性的機(jī)體的姿態(tài)控制噴嘴等領(lǐng)域(姿態(tài)控制噴嘴一般使用由燃料和氧化劑混合組成的固體推進(jìn)劑)。

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從UC.0050年代后期開始,同時裝備高加速的化學(xué)燃料火箭與低推力巡航用的等離子火箭,成為了宇宙空間推進(jìn)系統(tǒng)的主流,但由于之后出現(xiàn)了因米諾夫斯基-伊內(nèi)斯庫型熱核反應(yīng)爐的普及而實現(xiàn)的熱核火箭,該種推進(jìn)系統(tǒng)方案被迅速地取代了。

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在過去,常見的推進(jìn)系統(tǒng)有化學(xué)燃料火箭和噴氣引擎、離子火箭、等離子噴射火箭(推進(jìn)劑的等離子化經(jīng)常與離子化的東西混合)。這些推進(jìn)系統(tǒng)各有優(yōu)劣,某些部分甚至要優(yōu)于熱核推進(jìn)器,但由于航程距離或者推力的問題,現(xiàn)在只作為輔助性的推進(jìn)系統(tǒng)來使用。在這之中,MS和MA使用的最多是化學(xué)燃料火箭。雖然說是這么說但是并不將其作為主推進(jìn)器使用,而只作為姿態(tài)控制噴嘴(也就是所謂的Apogee Motor)。與和核融合爐一體化的熱核推進(jìn)器不同,化學(xué)燃料火箭是一個獨立的系統(tǒng),因此,化學(xué)燃料火箭易于小型化,便于搭載到不能企及核融合爐的各部分。這個系統(tǒng)也頻繁消耗加速用的推進(jìn)劑。

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MS的姿態(tài)控制噴嘴通常使用固體燃料式的化學(xué)燃料火箭。雖然無法作為推進(jìn)器使用,但在和AMBAC系統(tǒng)搭配并用的情況下足以在姿態(tài)變更/維持任務(wù)上充分地發(fā)揮其性能。

⑨注:舊世代航天器的“姿態(tài)控制噴口”被稱為“反作用控制系統(tǒng)”即Reaction Control System (RCS) 一般采用由多個小推力室組成的化學(xué)火箭發(fā)動機(jī)系統(tǒng),可分為以下兩類:(1)冷氣射流姿控發(fā)動機(jī)。(2)熱燃?xì)馍淞髯丝匕l(fā)動機(jī)

冷氣射流姿控發(fā)動機(jī):它用壓縮氣體(一般用氮)作推力室工質(zhì),通常由充氣開關(guān)、高壓氣瓶、電爆閥、減壓器、電磁閥和推力室組成。

熱燃?xì)馍淞髯丝匕l(fā)動機(jī):它用推力室產(chǎn)生的熱燃?xì)庾魍七M(jìn)工質(zhì),又可分為兩種:(1)單組元推進(jìn)劑催化分解姿控發(fā)動機(jī)。推進(jìn)劑一般用無水肼,系統(tǒng)由有橡皮囊的推進(jìn)劑貯箱、加注泄出閥、充氣開關(guān)、高壓氣瓶、電爆閥、減壓器、電磁閥和推力室組成。(2)雙組元姿態(tài)控制發(fā)動機(jī)。用雙組元推進(jìn)劑燃燒產(chǎn)物作推力室工質(zhì),系統(tǒng)組成與單組元姿控發(fā)動機(jī)相類似。

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作為推進(jìn)系統(tǒng)使用的化學(xué)燃料火箭常在進(jìn)行飛出大氣圈任務(wù)的艦艇與穿梭機(jī)上見到。在MS之中也存在著將其作為緊急/初期加速用的外掛組件的機(jī)體,但并不常見。

(推進(jìn)器 GPF120期25頁)

2.2. 離子火箭(靜電推進(jìn)火箭)

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這是一種不經(jīng)過加熱膨脹而是直接噴射推進(jìn)劑來獲取推力的系統(tǒng)。這種方式屬于電推進(jìn)的一種,全名為【離子推進(jìn)系統(tǒng)/靜電式推進(jìn)系統(tǒng)】。電荷異極相吸、同極相斥。這種方式是非加熱膨脹的,離子火箭的噴出羽流速度是化學(xué)燃料火箭的數(shù)十倍,噴射持續(xù)時間可以達(dá)到數(shù)萬倍于化學(xué)燃料火箭。(榛注:也就是說離子火箭的比沖要比化學(xué)燃料火箭的高上幾個數(shù)量級,但現(xiàn)實中只能用在衛(wèi)星姿態(tài)控制和位置保持任務(wù)中,比沖3000~4000s級別,不過推力1~25mN范圍內(nèi),當(dāng)前的各種電推進(jìn)系統(tǒng)能產(chǎn)生的推力都不高,甚至可以說非常低)

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這個系統(tǒng)以氣化的金屬元素(比如說銫)作為推進(jìn)劑,這些金屬元素在離子化裝置中被電離成陰陽離子(榛注:其實應(yīng)該還會有電離出電子來著)。在這之中,陽離子在靜電場的作用下加速噴出(由于陽離子會受到電場偏轉(zhuǎn)而使得噴出羽流效率過低,所以會在噴射口部分注入電子來中和噴出羽流使其中性化)(榛注:其實還有為了避免航天器及其附近的電荷堆積導(dǎo)致推力器失效和影響電子設(shè)備,也是需要將噴出羽流中性化的,所以現(xiàn)實中我們看到的離子火箭所噴出的物質(zhì)也如同一般氣體)。噴射方向由電場進(jìn)行控制。

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但是,由于難以將離子束的性能提高,推力最大只能達(dá)到化學(xué)燃料火箭的數(shù)萬分之一。因此,此系統(tǒng)常用于小型航宇機(jī)器和人造衛(wèi)星的姿態(tài)控制,沒有被采用為主推進(jìn)系統(tǒng)(榛注:這里說的應(yīng)該是指發(fā)射入軌任務(wù)的主推進(jìn)系統(tǒng),實際上目前人造衛(wèi)星上有不少采用該種電推作姿態(tài)控制、位置保持的)。

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2.3. 等離子火箭(電磁推進(jìn)火箭)

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等離子火箭和離子火箭一樣(榛注:兩者別搞混了),都屬于電推進(jìn)系統(tǒng)。相較于離子火箭,此系統(tǒng)可以產(chǎn)生相對較大的推力(榛注:在現(xiàn)實中,能產(chǎn)生上百mN的推力,是比離子火箭大約高一個數(shù)量級,比沖1500~2500s,基本上用在姿態(tài)控制、位置保持的任務(wù)中,不過也有用作衛(wèi)星變軌主推的,例如于AD.2003/09/27,ESA的首顆月球探測器“SMART-1”就采用了等離子火箭,花了14個月從繞地軌道進(jìn)入到繞月軌道),因此在UC.0050年代中期就成為了宇宙飛船的主流推進(jìn)系統(tǒng)之一。

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等離子體指的是處于自由運動狀態(tài)的,擁有幾乎等量的高濃度陽離子和陰離子的物質(zhì)(榛注:有些教材寫的是電子、陽離子、中性原子組成的混合體,通常在高于5000K時表現(xiàn)出導(dǎo)電性)(電弧、高溫氣體、火焰、電離層等都是等離子體的一種)。等離子火箭的原理是通過磁場來使已等離子化的導(dǎo)電推進(jìn)劑沿推力矢量方向加速至高速噴射。

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由于可以利用核能發(fā)電來提升最適噴射速度(南注:最適噴射速度為推進(jìn)劑消耗速率和推力比例最佳時的速度),即便到達(dá)了100km/s以上的噴射速度也不會像化學(xué)燃料火箭一樣出現(xiàn)熱損耗的問題,使得等離子火箭成為了一種效率非常高的系統(tǒng)(榛注:在現(xiàn)實中也有過相關(guān)的概念研究和實驗,例如,美軍的愛德華茲空軍基地曾提出過“稠密等離子體聚焦推力器”DPF,其相當(dāng)于一種使用了核能的“磁等離子動力學(xué)推力器”MPD,在20世紀(jì)60年代中,JPL、MAI、斯圖加特大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、比薩大學(xué)都有相關(guān)研究,研究結(jié)果得到效率可達(dá)75%,要是使用磁約束聚變等離子體作推進(jìn)劑的話甚至有100%的潛力,比沖可達(dá)1000~11000s,要是直接利用聚變產(chǎn)物的話可達(dá)10^6s,推力在20~200N范圍內(nèi),是目前所有電推進(jìn)系統(tǒng)方案中最高的。不過,實際上人類直到AD.2020年都還沒有實現(xiàn)磁約束聚變反應(yīng)堆發(fā)電,更別說裝到宇宙飛船里搞DPF了;MPD的話倒是蘇聯(lián)、美國、日本都實際測試過)。采用等離子火箭,可以讓宇宙飛船即便不搭載大量燃料也能夠進(jìn)行長時間的航行。但是,由于推力相較于化學(xué)燃料火箭還是相當(dāng)?shù)拖?,就算將此系統(tǒng)作為主推進(jìn)系統(tǒng),也只能用于巡航。

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公國軍的帕普亞級補(bǔ)給艦、契貝級高速重巡洋艦在早期服役時采取了巡航用等離子火箭、高加速用化學(xué)燃料火箭的混合推進(jìn)方案。直至后來熱核火箭的實用化,據(jù)說都進(jìn)行了改裝。

(等離子推進(jìn)概念圖 OFF418頁)

2.4. 熱核火箭

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在今天,宇宙船、宇宙艇、MS等一切在地球圈內(nèi)航行的移動物體幾乎都采用了這個系統(tǒng)。簡單來說,熱核火箭就是一種利用核能來加熱、噴射推進(jìn)劑的系統(tǒng)。

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這個方式在舊世紀(jì)就已經(jīng)被提出,但由于核融合爐的尺寸太過巨大了而沒能實現(xiàn)。(⑨注:關(guān)于核火箭的現(xiàn)實情況可參考一下附錄III。)

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期間,技術(shù)人員也考慮過使用遠(yuǎn)比核融合爐要小型的等離子爐心型核分裂爐的熱核火箭方案。由于等離子爐中經(jīng)過核裂變?nèi)紵蟮暮巳剂系臏囟确浅8?,其中一部分燃料會電離為氣態(tài)(等離子態(tài))。如果這時通過氣流來讓等離子化的核燃料無法接觸到爐壁的話,就可以讓它的溫度變得比固體爐心還要高。理想的核裂變式等離子爐可以在1m3的空間內(nèi)通過1000氣壓以上的壓力封鎖100萬度的高溫狀態(tài)物質(zhì)。當(dāng)然,就算(氣化的核燃料)遠(yuǎn)離爐壁,來自等離子爐心的熱輻射還是會散布到四方的。利用這股熱量將推進(jìn)劑加熱,使其膨脹,然后通過噴嘴噴射(推進(jìn)劑也起到了對爐壁的冷卻劑的作用)。(榛注:在現(xiàn)實中也有原型,叫做“氣體堆芯核裂變推進(jìn)”,根據(jù)不同構(gòu)型的綜合數(shù)據(jù)來看,比沖在3000~7000s、推力能達(dá)到數(shù)百kN級別、推重比約為1,不過該方案的推進(jìn)器無論是質(zhì)量還是尺寸都偏大;目前已有應(yīng)用于航天飛機(jī)的小型版本,比沖約為1550s、推重比約為0.3,只不過在航天飛機(jī)早已退役的今天,實在未見其實際投用就是了。)

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但是,雖然這個系統(tǒng)和當(dāng)時的核融合爐相比要小得多,但考慮到屏蔽放射線的問題所以無法做到一定以下的尺寸。因此,不適合裝備到宇宙船上,更是根本不能用作宇宙戰(zhàn)斗機(jī)的主推進(jìn)系統(tǒng)。與產(chǎn)生的推力相比,系統(tǒng)的質(zhì)量過于巨大,很難降低相對質(zhì)量。(榛注:例如現(xiàn)實中某個功率6000MW、推力445kN的型號,其重量就有56.8t,相當(dāng)于當(dāng)今一臺主流的MBT一般的重量。)

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另外,核裂變與使用氦3和氘的核聚變相比,能量轉(zhuǎn)換率要低得多(榛注:鈾裂變能量密度理想值約10^8kJ/g,但實際可利用只到10^3kJ/g的程度,相比之下的氫聚變,能量密度理想值約10^9kJ/g,實際可利用接近10^8kJ/g程度)。因此,使用聚變反應(yīng)的熱核火箭引擎的最適噴射速度能達(dá)到光速的9%,而使用核裂變的只能達(dá)到4%,兩者之間有兩倍以上的差距(使用核裂變的火箭引擎的能量轉(zhuǎn)換率比使用聚變反應(yīng)的0.4%要低得多)(榛注:查了一下,僅從反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換率來看,兩者確實相差頗大,氫聚變是0.7%,鈾裂變是0.0941%,應(yīng)用在熱核火箭上的轉(zhuǎn)換率的話,雖然存在不同的構(gòu)型和材料、推進(jìn)劑等等的影響,但也不會超過這些值)。

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使用核聚變的熱核火箭的一種理想系統(tǒng)。氦3和氘被150個大氣壓以上的壓力壓縮到1cm3的空間中,在10億度的高溫狀態(tài)下不斷地反應(yīng)。由這種反應(yīng)加熱的推進(jìn)劑膨脹之后得到的推力自然是遠(yuǎn)高于來自核裂變反應(yīng)所得的推力(雖然有人提議直接將爐芯的一部分直接做成開放式,然后釋放等離子來推進(jìn),但為了提高推力,最后采用了將推進(jìn)劑單獨分開裝載這一效率更高的方案)。此外,因超高溫而等離子化的反應(yīng)部分不與外壁接觸,而兼做冷卻劑的推進(jìn)劑直接在反應(yīng)爐外壁上受熱,因此,在化學(xué)燃料火箭所存在的燃燒室高溫問題在這里得以規(guī)避。

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發(fā)明于40年代末期的米諾夫斯基-伊內(nèi)斯庫型核融合爐讓這個推進(jìn)系統(tǒng)成為現(xiàn)實。從米諾夫斯基物理學(xué)的應(yīng)用中誕生的這種新型核融合爐不僅尺寸很小,還通過利用I Field來控制等離子爐心這一劃時代的方式屏蔽掉放射線。

(M.Y型熱核反應(yīng)爐 GPF53期25頁)

當(dāng)今的熱核火箭所用的推進(jìn)劑是液氫。推力的調(diào)節(jié)通過送往爐心的推進(jìn)劑之量的控制來實現(xiàn)。

(熱核火箭推進(jìn)概念圖 OFF419頁)

(榛注:實際上圖示結(jié)構(gòu)是一種高功率的使用“串聯(lián)電磁鏡”的環(huán)形的托卡馬克結(jié)構(gòu)磁約束聚變推進(jìn)系統(tǒng)MCF,具體的實驗測試資料和數(shù)據(jù)不詳。)

(《先進(jìn)航天推進(jìn)技術(shù)》93頁,磁約束聚變推進(jìn)MCF的圖示:確實和上方于OFF所引用的熱核火箭推進(jìn)概念圖所展示的相當(dāng)接近。)

熱核火箭也因為核融合爐更進(jìn)一步的小型化而可以搭載到宇宙戰(zhàn)斗機(jī)級的東西上。在一年戰(zhàn)爭中改變了戰(zhàn)場形勢的公國軍的MS采用核融合爐作為動力源,熱核火箭作為背部推進(jìn)器。

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熱核火箭的運行時間由推進(jìn)劑載量決定。雖說和化學(xué)燃料引擎相比而言燃料消耗量要少,但長時間航行或大推力航行都會消耗大量的推進(jìn)劑。有必要配備可以給航行途中的艦艇補(bǔ)給推進(jìn)劑的補(bǔ)給艦。在0083年的迪拉茲之亂中,為阻止殖民衛(wèi)星落下而前往月球軌道的聯(lián)邦軍由于耗盡推進(jìn)劑而陷入無法繼續(xù)作戰(zhàn)的事態(tài)在今天可以說是廣為人知。宇宙船在耗盡推進(jìn)劑之后,只能進(jìn)行慣性航行,如果連姿態(tài)控制所需的推進(jìn)劑也耗盡的話,那就只能在宇宙中漂流、等待救援了。

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由于機(jī)體自身的空間限制,MS和宇宙戰(zhàn)斗機(jī)經(jīng)常外掛推進(jìn)劑罐以延長作戰(zhàn)行動時間。推進(jìn)劑罐大多結(jié)構(gòu)簡單,造價也十分低廉。為了避免在推進(jìn)劑用盡后成為多余的載荷,推進(jìn)劑罐一般在推進(jìn)劑用盡之后會被直接丟棄(榛注:和現(xiàn)實中的外掛油箱的戰(zhàn)斗機(jī)、航天任務(wù)中的多級火箭的處理一樣,只不過戰(zhàn)斗機(jī)好像縱然外掛油箱中的燃油還沒耗盡,在進(jìn)入戰(zhàn)斗行動后也會直接丟棄就是了)。

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一般推進(jìn)劑罐的內(nèi)部是把推進(jìn)劑和冷卻劑分別封入其中的雙組元構(gòu)造。但這個構(gòu)造也不是絕對的,有時也會直接將內(nèi)部的推進(jìn)劑充當(dāng)冷卻劑來使用。(榛注:吐個槽,其實可以用水來代替液氫,這樣的話那派駱駝的嚇尿也能既當(dāng)冷卻劑又當(dāng)推進(jìn)劑了啊哈哈哈,別笑喔,空間站的計劃中和美日現(xiàn)役的衛(wèi)星上都有使用水做推進(jìn)劑(包括生物廢水,也就是說尿液也行)的電阻加熱式推進(jìn)器,而且我覺得說不定還能把水當(dāng)作供氧劑電離些氧氣出來補(bǔ)給,當(dāng)然另一方面,改用水當(dāng)推進(jìn)劑的話比沖一般會比液氫的小得多。)

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目前設(shè)定中推進(jìn)劑的內(nèi)容并未全部明確言明,其中一例言明的地方就是土星引擎的描述:【土星引擎】是一款由吉翁公國的ZIMMAD社開發(fā)的熱核火箭。其導(dǎo)入了廣帶域推進(jìn)劑技術(shù),一般使用鉛或者亞鉛、鉍之類的重元素作為推進(jìn)劑,推進(jìn)力得到了很大程度的增加(一般的熱核火箭在長距離巡航時使用氫和氣態(tài)氧,在接近戰(zhàn)斗時使用硅鋁化合物作為推進(jìn)劑)。

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(【土星引擎】)經(jīng)歷了試作的【水星引擎】、EMS-04搭載的【木星引擎】之后實用化。EMS-10茲達(dá)與MS-09大魔等等的MS上都有搭載。

(MOBILE SUIT GBO MEMORIAL VISUAL WORKS)

2.5. 熱核噴氣引擎

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在一年戰(zhàn)爭開戰(zhàn)之前就有人研究過在大氣圈內(nèi)使用熱核火箭。當(dāng)然,原版熱核火箭即使不做任何改動也仍可以在大氣圈內(nèi)外使用。但是,這種引擎必須自備推進(jìn)劑,而為了產(chǎn)生推力則不得不噴射一定量的推進(jìn)劑,這就導(dǎo)致了燃料終會耗盡這個缺點。在大氣圈內(nèi),將空氣作為推進(jìn)劑來使用則更高效。換言之,就是通過進(jìn)氣口吸入空氣,然后再經(jīng)爐心加熱,最后將其高速噴射。擁有這個形態(tài)的熱核火箭被稱為熱核噴氣引擎。被聯(lián)邦軍作為RX-78 高達(dá)的逃生裝置使用的核心戰(zhàn)機(jī)在大氣圈內(nèi)外都可以運行,這是因為它搭載了熱核混合引擎,在外層空間使用自機(jī)存儲的推進(jìn)劑(這個系統(tǒng)也因其機(jī)能被稱作熱核噴氣火箭引擎或熱核噴氣火箭復(fù)合引擎)。

(MASTER ARCHIVE MOBILESUIT MSZ-006 Z GUNDAM 22頁,PS處理)

⑨注:左上部的增裝引擎組件是KARABA欲獲得Zeta GUNDAM遠(yuǎn)距離支援能力而安裝的推進(jìn)劑箱+熱核噴氣引擎,外形上采用了符合空氣動力學(xué)的設(shè)計,到達(dá)戰(zhàn)斗空域變型為MS時,必要時可以拋棄,與上文中提到舊世代戰(zhàn)機(jī)進(jìn)入作戰(zhàn)時單純拋棄油箱相比,直接將與燃料箱一體化的增裝的引擎一起拋離,從成本上看似乎是性價比較低的方案。榛注:簡直就像多級火箭的處理一般。

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原本,熱核噴氣技術(shù)就已用于實現(xiàn)氣墊移動。兩軍都擁有搭載了這種引擎的陸戰(zhàn)艇,比如說聯(lián)邦軍的BIG-TRAY級和公國軍的GALLOP級。在一年戰(zhàn)爭中期,公國軍成功開發(fā)出大功率的小型熱核噴氣引擎并裝備在MS-09大魔上實現(xiàn)氣墊推進(jìn)。

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MS-09是在MS-06J的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高陸戰(zhàn)性能而開發(fā)出來的機(jī)體,這一計劃由ZEONIC社的競爭對手ZIMMAD社負(fù)責(zé)。這一計劃面對的主要問題是MS行軍速度與維護(hù)性。重量超過50t的機(jī)體全速奔跑的話,腿部關(guān)節(jié)的負(fù)荷會相當(dāng)大,需要頻繁進(jìn)行零件更換。采用氣墊移動正是為了解決這個問題而提出的方案之一。采用這個方式的話,不僅能有著比使用步行單元行軍快得多的速度,而且移動時也不會給腿部關(guān)節(jié)帶來負(fù)擔(dān)。

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大多數(shù)的舊式氣墊船所采用的風(fēng)扇噴氣引擎(Fan Jet Engine)因為其大小和機(jī)體重量的限制而無法作為MS的移動裝置。因此,ZIMMAD社轉(zhuǎn)而使用了宇宙戰(zhàn)艦使用的熱核火箭引擎,并將其小型化、吸氣噴氣化。

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但是,ZIMMAD社在將這個系統(tǒng)投入到實用化進(jìn)程中,還不得不面對一個問題。那就是爐心的高溫會引起引擎的蒸發(fā)的隱患??紤]裝到MS-09上的核融合爐的爐心可以產(chǎn)生近10萬度的高溫,僅憑吸入的空氣是無法完全吸收這股熱量的。

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因此,這個系統(tǒng)變成了空氣和液氫推進(jìn)劑雙元并用的混合形式。首先,爐心和熱核火箭引擎一樣,把推進(jìn)劑送入其中,變成約1萬度的等離子狀態(tài),再以此導(dǎo)熱到空氣并將其噴射(因此,MS-09的氣墊引擎從嚴(yán)格意義上來說,其實就是熱核混合引擎)。

(GPF16期24頁 熱核混合引擎)

一說,MS-09所采用的熱核氣墊引擎不僅最大能達(dá)到95t的推力,達(dá)到同等推力還只需要化學(xué)燃料引擎所用的推進(jìn)劑的1/4。另外,按照這個說法,MS-09的氣墊移動有5個小時的續(xù)航力。

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和這個引擎應(yīng)用同種原理的水中引擎被稱作熱核水流噴射引擎。這種引擎不是吸入空氣而是吸入水,再經(jīng)核融合爐的高溫將其蒸發(fā)后噴射。由于水流可以充分的吸收爐心的熱量,所以這種引擎不需要額外的推進(jìn)劑(榛注:更關(guān)鍵的是不需要額外的冷卻劑吧,果然水是好東西,能當(dāng)冷卻劑又能當(dāng)推進(jìn)劑,說不定還能當(dāng)供氧劑,而且有了它,媽媽再也不用擔(dān)心我的吉翁水產(chǎn)射不出MEGA粒子炮了)。

(GPF16期24頁 熱核水流噴射引擎)

另外,使用熱核水流噴射引擎噴水移動的方式被稱作【Hydro·Jet(水流噴射)】。這一技術(shù)在舊世紀(jì)就已經(jīng)完成,時至今日,非核融合爐加熱版本的這類引擎仍舊被廣泛應(yīng)用。MS的資料中常常只記載了【Hydro·Jet·Engine】【水流引擎】這樣的名詞,使得無法判斷大多數(shù)這樣的系統(tǒng)究竟是否使用了核融合爐。本書在這些情況下選擇尊重原典,選擇和原典一樣的名詞來記載。

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2.6. 核脈沖推進(jìn)

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核脈沖推進(jìn)是利用粒子沖擊來進(jìn)行推進(jìn),在原理上和前文介紹的所有推進(jìn)方式都不同。這種推進(jìn)方式是利用核爆炸形成的粒子沖擊所帶來的作用力。簡單來說,就是通過連續(xù)引起核爆所帶來的反作用力(脈沖=沖擊波)來加速物體。(榛注:核脈沖推進(jìn)系統(tǒng)在現(xiàn)實中有過實際測試,是美國的Orion計劃中的一部分,當(dāng)時選用的是原子彈脈沖方式,比沖為1840~2550s、推重比約為4,計劃用于250天的從地球軌道到火星軌道的往返任務(wù)中,最終由于美蘇英簽訂《部分禁止核試驗條約》后禁止在外層空間儲存和爆炸任何核武器而于AD.1965年終止了;順帶一提,Orion計劃的主要參與人員里有一位叫做“弗里曼·戴森”的科學(xué)家,嗯,就是那個戴森球構(gòu)想的提出者,該位已于AD.2020年2月28日逝世。)

(《先進(jìn)航天推進(jìn)技術(shù)》87頁,ORION核脈沖火箭的圖示)

該系統(tǒng)使用的核爆物是由氦3和氘組成的燃料芯塊(核聚變芯塊,也被稱為D-He3芯塊)。這種芯塊直徑大概有3cm,從燃料罐中運出后再通過線性炮高速射出。通常氫彈都需要用原子彈來引爆,利用原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫來引起聚變反應(yīng),而這種燃料芯塊也必須借助外力才能爆炸。因此,必須將高密度的能量注入射出的芯塊,以此來產(chǎn)生核聚變開始所需的超高溫。在燃料芯塊到達(dá)指定位置后,使用激光或者粒子束向其照射。燃料芯塊的外壁部分會因此高溫高壓化,將芯塊的中心部急速壓縮,然后核聚變反應(yīng)就開始了。

(核脈沖推進(jìn)概念圖 OFF420頁)

由于這個反應(yīng)是不可控的,爆炸產(chǎn)生的暴風(fēng)會向四方擴(kuò)散(榛注:這里的暴風(fēng)大概指的是離子風(fēng)、高能粒子風(fēng)這些類似于太陽風(fēng)的東西)。由于這種暴風(fēng)幾乎都是由氦4與質(zhì)子構(gòu)成的等離子體,所以是帶電的,因此可以通過磁場來控制。因此,等離子體會被在前方的由超導(dǎo)線圈生成的凹面狀的磁場墊接住。等離子體的動能傳導(dǎo)到磁場墊上,并將其壓縮,之后由于磁場的復(fù)原力,會向反方向?qū)⒌入x子體推走(榛注:結(jié)合這段文字和上方配圖像來看,推進(jìn)器的推進(jìn)板、燃料芯塊的外壁都應(yīng)該有超導(dǎo)體才是,不過到底誰說誰呢?)。利用這個反作用力來使物體向前行進(jìn)。(榛注:現(xiàn)實中由美國的LLNL、JPL、ETEC、JSC聯(lián)合研制的行星際空間運輸應(yīng)用運載器計劃VISTA與之比較相似,VISTA飛船計劃用于執(zhí)行載人60天火星往返100t有效載荷任務(wù),燃料芯塊投入頻率為30Hz,不過還有大量額外的氫推進(jìn)劑投入,預(yù)計可產(chǎn)生30000MW的噴射功率、17000s的比沖;實際上,文中這個推進(jìn)原理更接近于磁帆、太陽風(fēng)帆,目前并沒有找到具體的實驗資料,大概是因為現(xiàn)代的熱控制技術(shù)、超導(dǎo)材料還不夠發(fā)達(dá)所限;倒是利用光壓的光帆、太陽光帆被美俄日三國廣泛實驗測試過。)

(《先進(jìn)航天推進(jìn)技術(shù)》91頁,慣性約束聚變推進(jìn)ICF-核脈沖VISTA飛船的圖示)

燃料芯塊以200回/秒的頻率不斷投入爆炸。雖然規(guī)模很小,但如果這股沖擊直接接觸到物體本身的話,很可能為物體帶來破壞。但是,磁場墊起到了彈簧的作用,將物體平滑的推動。激發(fā)所用的激光或者粒子束都只需要瞬間性的照射,所以平均起來的電力消費很少。

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核脈沖引擎與化學(xué)燃料引擎相比,能量轉(zhuǎn)換效率非常高,噴射速度也高得多。但是,難以靈活的控制速度,只能專門用于長距離航行任務(wù)的宇宙船,或者大質(zhì)量物體的加速。前者的代表是在木星和地球圈之間往返的氦3運輸艦,后者則是小行星和殖民衛(wèi)星的移動。

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關(guān)于核脈沖推進(jìn)在人形機(jī)動兵器上的應(yīng)用,出自《GUNDAM WARS I》的Epsy高達(dá)上搭載有核脈沖推進(jìn)系統(tǒng)BLOSSOM系統(tǒng):

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??? ??“BLOSSOM系統(tǒng)的實質(zhì)是將大型宇宙船用的核脈沖推進(jìn)裝置小型化到可以搭載在20米級的MS身上。

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????? 如下圖所示,通過電磁炮向機(jī)體后部高速射出微型氫彈,達(dá)到核融合點的瞬間發(fā)射背部高出力光束炮,以此進(jìn)行點火。由此爆炸產(chǎn)生的爆風(fēng)受到背部的4枚帆板所發(fā)出的強(qiáng)力電磁場作用,產(chǎn)生反作用推力。這個過程以第秒100次為基準(zhǔn)進(jìn)行,以達(dá)到加速和長時間動作的統(tǒng)一。

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????? 本來這個系統(tǒng)使用的是碗型帆板,但此次嘗試制作了4塊簡略型的帆板。具有強(qiáng)大力量的4塊帆板的基部,乍一看好像很脆弱,但由于采用的是新式的高達(dá)尼姆ε合金材質(zhì),因此強(qiáng)度非常高”

⑨注:搭載BLOSSOM系統(tǒng)的Epsy GUNDAM開發(fā)計劃因為U.C.0087年4月13日測試失敗,該記錄失蹤,因此開發(fā)計劃很可能已經(jīng)被中止,本機(jī)開發(fā)的理想目標(biāo)并未實現(xiàn)。(Master Achieve)

(Epsy高達(dá)所搭載的核脈沖推進(jìn)系統(tǒng)概念圖 《GUNDAM WARS I》29頁)

2.7. 激光推進(jìn)系統(tǒng)

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在一年戰(zhàn)爭之后,為了提升離開月球重力圈的速度而設(shè)置的系統(tǒng)。此系統(tǒng)常常因為名稱被人誤解為通過光壓推動物體的激光反作用力推進(jìn)。但事實上,本系統(tǒng)是接受激光發(fā)生站發(fā)射出的高能激光的照射,并以此來加熱、噴射推進(jìn)劑的系統(tǒng)。(榛注:現(xiàn)實中的激光推進(jìn)分為激光光壓推進(jìn)和激光熱推進(jìn),這里所說的就是激光熱推進(jìn)系統(tǒng),查了資料說明,比沖為800~2500s,有效載荷大于15%。)

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熱核火箭有為了推進(jìn)劑的噴射必需加熱系統(tǒng)這個缺點。極端的說,在定期航線航行的宇宙船,在得到初速后,一直到目的地為止都使用慣性航行也無所謂。若是如此,便可以拋棄只需要使用一小段時間的加熱系統(tǒng),如果省略了這部分的話,不僅艦船的有效載荷會增加,建造費用也會降低(榛注:吐槽一下,無論是UC里的還是現(xiàn)實研究里的熱核火箭怎么都需要散熱降溫,特別是現(xiàn)實研究里的可能還得先用燒水發(fā)電方案,因為要散熱,冷卻劑偶爾也充當(dāng)推進(jìn)劑的作用也是有實際需求和性價比在的;然后皆河你說,熱核火箭拋棄加熱系統(tǒng)???)。因此,將這個加熱系統(tǒng)置于船外就是激光推進(jìn)的特征。

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另外,利用這個系統(tǒng)可以讓推進(jìn)劑以超高溫燃燒。比如說,設(shè)置在馮·布朗市的激光發(fā)生系統(tǒng)有三座,這里射出的激光可以產(chǎn)生匹敵核爆的高溫(0083年的迪拉茲紛爭期間,由迪拉茲艦隊奪取并移動到向月球墜落的軌道的殖民地伊茲島的核脈沖引擎便是由這個系統(tǒng)點火,這一事實近年才公之于眾)。因此,擁有加熱系統(tǒng)的艦船也可以通過這個系統(tǒng)的輔助獲得單靠本機(jī)系統(tǒng)所不可能達(dá)到的高加速。

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但是,這個系統(tǒng)必須依靠艦艇的專用受光裝置和大規(guī)模的激光發(fā)生站,難以脫離特定航線外使用。這個系統(tǒng)主要由需要脫離月球重力圈的民間商用船使用正是因為這個原因。(榛注:另一方面,現(xiàn)實中的激光熱推進(jìn)系統(tǒng)也有在大氣層內(nèi)使用的研究和實驗,主要是中美這兩個國家,中國似乎更比較感興趣這個用途。)

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軍用艦艇極少采用激光推進(jìn)系統(tǒng),只有其中以天馬級強(qiáng)襲登陸艦<阿魯比昂>上的實驗性搭載為代表。在獲得高加速的另一面,對于那些不以定期航線為目的的艦艇而言,加裝激光接收裝置的載荷浪費是最大的問題。

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另外,這個系統(tǒng)也經(jīng)常被稱為【軌道間傳送激光】或【Ignition Laser】。

(激光發(fā)生站圖示 OFF420頁)

2.8 核熱驅(qū)動式組合循環(huán)發(fā)動機(jī)


在一年戰(zhàn)爭時期大部分MS并不具有在低軌道飛行的能力,所以在低軌道飛行并沒有列入重點研究的范疇,不過在格里普斯戰(zhàn)役時期投入的Zeta GUNDAM則在設(shè)計時考慮了大氣圈再入的相關(guān)問題,自然,Zeta也必須面對舊世代空天飛機(jī)在低軌道減速時從高超音速到超音速再到亞音速所要面臨的的空氣動力學(xué)問題。

下圖為Zeta GUNDAM的腿部分解圖中的主推進(jìn)器FXA-01:

(MASTER ARCHIVE MOBILESUIT MSZ-006 Z GUNDAM 80頁,PS處理)

FXA-01主推進(jìn)器采用了在大氣層內(nèi)外都能使用的組合循環(huán)熱核融合雙引擎RE-M86-Tw,專為MSZ-006的WING BINDER設(shè)計的該引擎最大特征在于兩側(cè)的開口都可以切換進(jìn)氣及噴射。

RE-M86-Tw作為渦輪噴氣-沖壓-火箭組合循環(huán)發(fā)動機(jī)(Trijet),可以在多種模式下切換:在大氣圈外是熱核火箭引擎,下降到大氣圈后高速飛行時是沖壓噴氣引擎,而在低速飛行時又成了渦輪噴氣引擎。通常,大氣圈內(nèi)的渦輪噴氣引擎為了壓縮吸入的空氣會具有壓縮機(jī)的構(gòu)造(如前圖(a)渦輪噴氣發(fā)動機(jī)),但RE-M86-Tw通過應(yīng)Minovsky物理學(xué)使用擬似重力波(PGW,Para-Gravitational Wave)予以代替。環(huán)裝多重配置的PGW將引擎內(nèi)部的空氣進(jìn)行壓縮。這樣獲得的高溫氣體向后方排放以此獲得推力。順帶一提,在太空中,作為推進(jìn)劑排出的質(zhì)量是通過蓄熱來冷卻機(jī)體的冷卻液。

由于利用了PGW,MS模式下在空中用噴射來控制機(jī)動也成為可能,但WR模式的話在飛行狀態(tài)下引擎內(nèi)提供了更高壓的空氣,所以可以高速巡航。利用高溫氣體逬行推進(jìn),因此不考慮戰(zhàn)斗機(jī)動的巡航狀態(tài)下是不需要推逬劑的,飛行可以靠向引擎供電來持續(xù)下去。

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3.??? 基于米諾夫斯基物理學(xué)運行的推進(jìn)系統(tǒng)

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雖然宇宙世紀(jì)世界觀中的推進(jìn)系統(tǒng)大都有在現(xiàn)實世界的原型,但還是有部分的推進(jìn)系統(tǒng)是根據(jù)米諾夫斯基物理學(xué)來運行的。而這種系統(tǒng)的的代表正是正是米諾夫斯基推進(jìn)單元(Minovsky Drive Unit)。

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3.1.?????? “光之翼”(MDU之一)

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相對只能進(jìn)行低速移動的米諾夫斯基飛行系統(tǒng),米諾夫斯基推進(jìn)單元理論上可以加速到亞光速,最大實現(xiàn)20G的加速度。V2上配備的呈V字狀的米諾夫斯基推進(jìn)單元單元會從米諾夫斯基力場中央產(chǎn)生推進(jìn)力。


另外,在高速機(jī)動時,無法封鎖的高能量米諾夫斯基粒子會產(chǎn)生最大1公里的光束帶“光之翼“。光之翼所展開的空間中米諾夫斯基粒子力場混亂,無法使用米諾夫斯基飛行系統(tǒng),同時超高速的金屬粒子對電流產(chǎn)生干涉波,嚴(yán)重影響各種電子設(shè)備。


順帶一提,光之翼也可以作為Beam Shield使用。利用肘部的光束發(fā)生器截取光之翼的一部分使其回旋到機(jī)體前方形成防御態(tài)勢(在天使之輪上對高特拉坦的作戰(zhàn)中被使用過)。

(“光之翼”示意圖 GFF79期24頁)

3.2.?????? “幽靈之光”(MDU之二)

關(guān)于”幽靈之光”的節(jié)選見下:

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MDU以零件為單位的噴射實驗有某種程度上的成功,但因主要在技術(shù)面不夠成熟,剩余能量的光束粒子“光之翼”的噴出,超乎意料地不穩(wěn)定,為了抑制而在全身做出小型的“光之翼”噴射口(在減輕內(nèi)壓的同時,也可以將它們當(dāng)作副推進(jìn)器),并且為了從外部以強(qiáng)力的IF來抑制,而置入了不同的控制系統(tǒng)。…………散熱問題也尚未解決,已經(jīng)預(yù)測到就算啟動了,名為“幽靈之光”的MDU使用極限,也只有15分鐘左右,因此不得已配備了強(qiáng)制冷卻莢,不過就算如此,也只能大約再多延長15分鐘?!c同時代中一樣配備MDU的V2高達(dá)比起來,Phantom的MD的完成度最多只有50%吧(連V2的MD,離完成都有很大的改進(jìn)空間)。不過,就結(jié)果而論卻讓它全身包覆了強(qiáng)力的IF,對光束攻擊的防御力極為優(yōu)秀,可說是一架視使用方法不同,蘊藏了可大幅顛覆戰(zhàn)局能力的機(jī)體。

(“幽靈之光”例圖 《海盜高達(dá)機(jī)械設(shè)定說明本》第9頁)

3.3.? ? ??米諾夫斯基粒子電推進(jìn)

(圖出自《機(jī)動戰(zhàn)士高達(dá)0083 REBELLION》Vol.14的設(shè)定部分)

搭載于為了與卡多決戰(zhàn)而更改裝備的高達(dá)GP03上,本裝備有兩層裝甲,其造型neta自Gundam Fix Figuration的高達(dá)GP03。

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推進(jìn)系統(tǒng)是噴射等離子化的Minovsky粒子的電推進(jìn)引擎。

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雖然木星船之類的大型艦艇上已經(jīng)實裝了脈沖引擎,但給MS使用的小型脈沖引擎還沒有實用化。本技術(shù)仍處于試驗階段。(榛注:夏元尼瑪說的是米粒電推進(jìn)還是核脈沖推進(jìn)?。。?!)

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電推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生的速度隨電壓功率的變化而變化。是一種理論上可以超越化學(xué)引擎無法超越的【光的速度】的技術(shù)。(榛注:無論從現(xiàn)實物理還是從米氏物理來看,夏元都在瞎幾把扯淡,火箭不懂、電推進(jìn)不懂、米粒子設(shè)定的屬性也不懂,卻假裝懂推進(jìn)原理。。。。。。)

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但是,現(xiàn)在將這個技術(shù)裝到MS上還是太早了。(榛注:應(yīng)該說,讓夏元寫設(shè)定還是太扯淡了才對。)

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(南注:夏元懂個p的物理學(xué)。 榛注:夏元放飛自我瞎搞事,是不是不算進(jìn)正史的作品就可以隨便搞?! )

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3.4.? ? ?米諾夫斯基浮游引擎

(圖出自《MOBILE SUIT GUNDAM UNICORN PRISMATIC MOBILES PART.1》第60頁)

米諾夫斯基浮游引擎搭載于機(jī)動戰(zhàn)士高達(dá)UC中的巨型MA尚布羅:

……通過并用裝備在肩部裝甲內(nèi)側(cè)的MHD(電磁流體誘導(dǎo)裝置)(南注:這東西詳細(xì)設(shè)定不多,想要弄清楚到底是個啥的話,或許可以參考一下全金屬狂潮的EMFC 榛注:全金屬狂潮中的TDD-1所用的EMFC的相關(guān)設(shè)定,請參考附錄II)與手腕的米諾夫斯基浮游引擎,使得本機(jī)在潛航時有著極高的靜音性與機(jī)動性。(南注:米諾夫斯基浮游引擎的原理和米諾夫斯懸浮裝置類似,但本身并沒太多設(shè)定,在小說的設(shè)定集中甚至連引擎這個詞都沒提。)

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3.5.? ?Master Archive系列自己的米諾夫斯基飛行系統(tǒng)

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<V GUNDAM>上作為推進(jìn)裝置的并非是過去MS所搭載的化學(xué)火箭和熱核融合火箭,其搭載的是利用豐富電力的一種粒子火箭引擎(只不過一部分機(jī)體上留有老式的姿態(tài)調(diào)整推進(jìn)器)。該推進(jìn)裝置將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的Minovsky粒子靠電壓等離子化之后送入強(qiáng)磁場中,等離子的流動電流和洛倫茨力使得等離子被逼出去成為推進(jìn)力。該<V GUNDAM>的推進(jìn)裝置被稱為"Minovsky Flight"。

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通常Minovsky粒子在自然界是以立方體格子狀構(gòu)成,所以無論多高的電壓也好,多高的高溫也好,都不會等離子化。這種性質(zhì)被用于負(fù)責(zé)將核融合的等離子體完全封閉起來,但是近年來,在高溫下向低壓室充填的Minovsky粒子在具有某特定頻率的高電壓脈沖電流和同樣特定頻率的強(qiáng)脈沖磁場組合下能被等離子化。利用這種性質(zhì),Minovsky粒子本身就能成為推進(jìn)劑,于是開發(fā)出了這樣的引擎。

(MSTER ARCHIVE MOBILESUIT VICTORY GUNDAM)

4.??? 后記

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仔細(xì)算起來本篇文章也算拖了很久了,這篇文章最早的構(gòu)想差不多是和那篇非米學(xué)光束兵器剛開始翻譯的時候就提出了,本來原本只把off的章節(jié)稍微翻譯一下,結(jié)果后來高野加入之后就一起搞了這樣一篇復(fù)雜而完備的東西。其實主干翻譯內(nèi)容3月中旬就搞定了,但高野一直比較忙所以到現(xiàn)在才發(fā)出來(摸魚拖更魔頭)。

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這半年想寫點啥的時候就一直想,高達(dá)相關(guān)的內(nèi)容想做一部分機(jī)設(shè)之外的內(nèi)容。機(jī)設(shè)的關(guān)注度一直比較高,在這方面專注的大佬也比較多,所以經(jīng)常懷疑自己做這些內(nèi)容的意義啥的(笑)。希望大家從今以后,也能從不限于“高達(dá)”的角度來認(rèn)知高達(dá)的世界,去探索前輩們?yōu)榱俗屵@個世界完善而做出的空想的科學(xué)。

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今年下半年開始我也要正式入讀大學(xué)了,從今以后可能不會再有那么多時間去放在高達(dá)上。別的先不說,寫這么篇長文章的精力肯定是短期間內(nèi)沒有了。這篇文章也算是我從18年開始深究設(shè)定以來最為完善的一篇東西(當(dāng)然少不了高野的幫助,沒他我也理不出這么精細(xì)的東西),希望大家能認(rèn)真讀完。也希望這篇文章能讓大家對高達(dá)的部分設(shè)定有更深刻的認(rèn)識,讓更多的人開始一起研究高達(dá)的設(shè)定。

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最后,由衷的感謝無私奉獻(xiàn)掃圖的文姐,沒有她我的工作無法進(jìn)行。也感謝其他掃圖與翻譯人員,正是有了你們的成果我今天才能一步步整合出這篇文章。最后,感謝所有參與本篇文章制作的成員。

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高達(dá)的世界并非只有MS

南部,AD.2020年7月24日





5.??? 附錄I - 齊奧爾科夫斯基火箭公式

(非相對論性的齊奧爾科夫斯基火箭公式 《先進(jìn)航天推進(jìn)技術(shù)》第4頁)

(非相對論性的齊奧爾科夫斯基火箭公式 《先進(jìn)航天推進(jìn)技術(shù)》第5頁)

由此可得,在太空中運行的火箭的速度是和比沖(或者有效排氣速度)、初質(zhì)量與末質(zhì)量(干質(zhì)量)之比相關(guān)的,而和推力的大小、經(jīng)歷時間無關(guān),也就是說——并不是推力越大則最終速度就越大的;同時可得,最大推重比或最大加速度出現(xiàn)在發(fā)動機(jī)工作剛結(jié)束前,此時推進(jìn)劑剛剛耗盡。


6.??? 附錄II - 全金屬狂潮中的TDD-1所用的EMFC

節(jié)選自《全金屬狂潮 短篇六 無法期待的六法全書》的后記:

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※?EMFC(Electric?Magnetic?Fluid?Controller)
  ……電磁流體制御裝置?!癟uatha?de?Danaan”的“智能皮膚(Smart?Skin)”。配列在船體表面的超小型的超電導(dǎo)裝置群,會按照弗萊明的左手定則將海水誘導(dǎo)向任意方向。除了消除水的抵抗力之外,還有抑制亂流發(fā)生的效果。再加上與超傳導(dǎo)推進(jìn)并用,從而實現(xiàn)了迄今為止的潛水艇所沒有的靜音性能和速度。
  即使不使用其他的推進(jìn)機(jī)關(guān),TDD僅憑這個EMFC也可以在水中前后左右上下自由地移動(雖然是以至多也就有5節(jié)的低速)。在ITB剛開始的部分,在和“帕莎迪娜”擦肩而過之后,TDD能從對手的索敵機(jī)動中隱身,就是用了EMFC的“無聲步法”從平常的短波陣列的探知范圍以外的背后稍下方繞過去的。那種狀況下塞拉要是想探測到TDD的話,就要停止靜肅航行,即使發(fā)出噪音也要筆直地向前高速行駛,然后突然180度回頭——也就是來一次所謂的“瘋狂伊萬”,大概會有效吧。只不過,因為泰莎當(dāng)然也知道這一點,所以一定會讓船體從“帕莎迪娜”下方接近就是了。這樣一來,能否發(fā)現(xiàn)背后的亂流的痕跡,就全看“帕莎迪娜”的聲納員的本事了。

  由于這種情況,EMFC甚至可以說是TDD最大的強(qiáng)悍之處,……

? ? ? ?雖然并沒有方便到那個地步,但相似的裝置在現(xiàn)實中正由NUWC(美國海軍水中戰(zhàn)中心)研究中。

7.??? 附錄III - 現(xiàn)實中的核裂變固體堆芯推進(jìn)技術(shù)

下圖為一個公元世紀(jì)熱核火箭的理論設(shè)計圖,然而堆芯小型化的問題并沒有解決。

(NERVA核火箭發(fā)動機(jī)的示意圖;來自NASA http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2002-000144.html)

美國NASA的火星運載計劃就曾打算使用此類引擎,并稱其為Nuclear Thermal Propulsion (NTP) 。上圖中的NERVA核火箭,發(fā)動機(jī)重10.4t、設(shè)計功率1500MW、推力333000N、比沖825s,發(fā)動機(jī)設(shè)計壽命10h,可進(jìn)行60次工作循環(huán),于AD.1972年計劃終止時,這種發(fā)動機(jī)的技術(shù)已經(jīng)基本成熟。

下圖為一些早期驗證機(jī)的比例尺,雖然許多只有一人多高,但推力也并不怎么令人滿意,反應(yīng)堆功率太小會導(dǎo)致推力低、加速時間過長,不利于插入霍曼轉(zhuǎn)移軌道之類的需要高推力的機(jī)動。

(Advanced Exploration with Nuclear Thermal Propulsion 1 Presented by: Michael Houts, PhD NASA MSFC)

目前實際出現(xiàn)過的功率最大的核反應(yīng)堆就是1967-1968年美國測試的太陽神2型核熱火箭引擎原型機(jī)(下圖),理論熱功率5000兆瓦,實際熱功率大約4000兆瓦,能產(chǎn)生推力250千磅力(約合133.4噸)

(Advanced Exploration with Nuclear Thermal Propulsion 1 Presented by: Michael Houts, PhD NASA MSFC)


8.??? Reference

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機(jī)動戦士ガンダム公式百科事典

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Gundam Perfect File

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Gundam Fact File

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総解説 ガンダム事典 Ver.1.5.

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Gundam Wars Project Z (即所謂GUNDAM WARS I)

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機(jī)動戦士ガンダムゴースト Vol.4.

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機(jī)動戦士ガンダム0083 REBELLION Vol.14.

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MASTER ARCHIVE MOBILESUIT VICTORY GUNDAM

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MASTER ARCHIVE MOBILESUIT MSZ-006 Z GUNDAM

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機(jī)動戦士ガンダムUC PRISMATIC MOBILES part1

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ADVANCE OF ZETA THE FLAG OF TITANS Vol.6.

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フルメタル·パニック! あてにならない六法全書?

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先進(jìn)航天推進(jìn)技術(shù), 國防工業(yè)出版社

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Advanced Exploration with Nuclear Thermal Propulsion 1 Presented by: Michael Houts, PhD NASA MSFC





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