在學生們還沉浸在毀滅世界的成本是如此之低廉而嘩然的時候,我再度翻開了新的篇章。
“請安靜一下,接下來我們就需要講到應對了。”等到所有學生都安靜下來之後,我便再度開始授課了。
“你看,麵對著這種可謂是防不勝防的入侵方式,你們很難能夠做到完全的防護。所以你們有必要思考逃生的手段。”
“在之前我也說過了,通過空間技術需要支付極其高昂的能源成本,雖然現如今你們已經掌握了核聚變反應堆並應用到了日常生活中。但是你們依舊支付不起能夠承擔逃亡的能量,所以你們需要思考一些其他的方式來確保自己的逃離。”
“比如說,太空城和太空殖民地。”
“之前我也講過了化學火箭和粒子火箭的區別,因為推動力小比衝大的關係,粒子火箭的建造成本上來說,從宇宙建造是最合適的。”
“事實上這也是你們的選擇,在1克暗物質的造價就要10億的現在,你們即使知道暗物質引擎的基礎理論,但是以你們的生產力來說,其毫無性價比的方式也決定你們無法投入更多的資源去嚐試製造。所以,你們的選擇就是離子引擎,製造方式也是以宇宙工廠為主。”
“你們文明目前的主力星艦是3艘由核聚變反應堆提供能源驅動離子引擎僅僅隻能在恆星係內航行的小船,一旦麵臨外部攻擊,你們能夠做的就隻有乖乖等死。”
“哦,又跑題了。讓我們繼續迴來聊聊太空城和太空殖民地吧。”
“正如你們之前所認識到的那樣迄今為止你們的航天成本還是非常高昂的,所以這就注定了你們不可能全體逃亡。所以你們需要麵對的是,是一個避難所,一個在外星生化攻擊的時候幹淨的提供你們能夠重新繁衍的避難所。”
“作為一個避難所,它應該具備以下幾種功能。1它是一個平台,來組織深空探索。空間發射探測器的成本,僅相當於地麵發射成本的幾分之一。2可以用於太陽能發電,再把電力送迴母星或者用於其它來提供繁衍的動力。3它可以用於某些類型的工業生產,特定產業更適合在零重力環境下進行。4它可以用於發展適合嚴格真空環境的產業。5它可以幫助人類把極高uranus的行業搬離母星。6它可以作為太空旅館。7它可以代表人類走出母星,邁入深空。”
“憑借你們現在的技術條件,就已經可以在太空建造永久性居住地,並使之擁有同星球表麵生活的一切便利條件。你們政府的報告書中的設想是這樣的,能夠在上麵安置數千乃至數萬的人。這個太空戰通常為橢球體或圓柱形,並沿主軸旋轉,以便為裏麵居住的居民提供人工重力。”
“這樣的空間站,在政府的報告書上計劃容納1萬名居民的空間站,報價約為3萬億。如果這樣的空間站計劃很可惜的就被你們的國會給否定了,嘛也不是不能理解就是了。”
“好了,政府和經濟和科研的發展問題我們暫且不論,先來說說重力的問題吧。為什麽說重力,因為那是太空生活的基礎。”
“這個世界上最廉價的模擬重力效果,就是離心力了。通過離心運動讓圓柱形或者橢圓形的太空戰內殼部分生活的居民可以獲得足夠的擬似重力的環境。”
“在此,我們需要認識到一個問題,何為重力。一般大眾的認知中,在國際空間站生活的宇航員們因為距離地心足夠遠,以至於重量下降到零的誤解。當然我們都知道質量是固有屬性,不會因為重力加速度而改變,所以現在媒體都開始使用微重力環境等字匯來描述。但是,真正的現實情況是,國際空間站上的人們,長期處於自由落體狀態。”
“自由落體是個重要的概念,我們在這裏需要注意兩點。1墜落過程中的人不會感覺到自身的重量。2有些下落中的物體可以永不墜地。”
“我們先來說說第一點吧,墜落過程中的人不會感覺到自身的重量。”
“我們先來思考兩個現象,在很多遊園都有一種速降塔的遊戲。這東西把人帶到特別高的地方,然後向地麵速降,知道非常接近地麵時才停下。然後就是在高塔上手持兩顆質量不同的鐵球,從高塔上同時放手,它們幾乎在同一個瞬間落地。”
“事實上如果在速降的過程中你的手中如果有個什麽東西,並且你還放開的話,你會看到那東西就像是懸停在空中一樣。如果你把東西推開,他就會遠離你,運行軌跡是直線。”
“當然這隻是從你的時間來看,對於旁邊的觀察者而言,蘋果的運行軌跡將是拋物線。你感受不到自身承受的重力,是因為你周圍的一切都在以同樣的加速度向下墜落。我們日常生活中感受的重力,其實並不是真正的重力。我們站立時感受到的重力,其實是地麵將人體向上定期,讓我們不至於掉落地底的力。所以,太空站中因重力作用而不斷下落的宇航員,也不會感受到自身的重量。”
“當然,這就不得不說第二個點了,有些下落中的物體可以永不墜地。”
“假設我們拿到一顆鐵球,從高塔上丟下,在其下落過程中測量其下落距離。我們會發現,在時間為t時,下落的距離y=1/2gt方。然後我們試著將球沿著平行於地麵方向拋出,也就是說,讓球的飛行路線與星球表麵平行。令人吃驚的是,隻要保持了水平方向,那麽無論我們扔的多塊,球落迴地麵的時間始終不變。這隻是因為,在水平地麵方向上用力,不會讓球遠離或靠近地麵。求所承受的唯一引力指向地心。”
“很多人都有一種直覺,認為水平方向上的運動速度越快,在給定時間內下墜的距離就越短。不過這一點也與現實不符。”
“如果星球像短距離內的視覺印象一樣,表麵是平整的,那麽水平拋出的鐵球遲早會掉落地麵。但是由於星球表麵是球迷,鐵球飛出的途中,下方的地麵也在一點點下沉。如果你能水平方向飛行足夠遠的距離,結果就會遠離地麵。”
“在鐵球需要沿水平方向飛多遠,才能使它距離地麵4.9米呢?我們僅僅隻需要借助幾何學知識就能解出想要的結果。設x是水平方向的運動距離,y是距離地麵的高度,而r是星球的半徑,根據畢達哥拉斯定律可得x=7920米。”
“所以,如果鐵球在1秒內沿水平方向飛行7920米,旗下追的距離就將於星球表麵彎曲的距離相等。換個說法就是,任何以7920米每秒水平運行的物體,都可以永遠不落在地麵上。”
“當然,我們也可以選擇長期生活在失重環境下。但是我們應該了解到一點,不,應該說是,你們作為半個生物專業的學生應該了解到一點。長期處於失重狀態的人類容易出現厭食、身體被拉長書英寸、免疫係統缺陷、骨骼和肌肉變形、肥胖程度上升等一係列問題。短期內,這些問題都不算嚴重。但是常年生活在失重環境下,你們的身體將會出現各式各樣的問題,畢竟你們的生存進化從來就沒有考慮過星球之外的環境。所以,給太空戰的居民提供某種人工重力,肯定是有必要的。”
“假設太空戰的直徑為1公裏好了,如果我們生活在裏麵,需要模擬的是和星球同樣的重力加速度的話,根據離心力等於重力a=v方/r=g。所以我們需要的轉速就是99m/s。達到次速度,就能在太空戰模擬出跟星球相等的重力效果。用這個數值代入計算,得知太空站旋轉一周的時間剛剛好是一分鍾多一點。”
“當然,這種模擬重力環境,與星球上的情況有著巨大的差別。不過這就兩種類力效果上的問題了。因為太空站的旋轉導致了離心力之外還有一種科氏力。科氏力在星球表麵同樣存在,不過要比重力小很多,因而很少被察覺。它主要形象櫃門較大的動態係統,比如颶風。”
“不過到了太空站上,科氏力的影響將更為明顯,因為太空站的範圍較小,而每旋轉一周所需要的時間也更短。”
“哦算了,又跑題了,這屬於太空力學方麵的了。讓我們將話題繼續拉迴來。”
“既然我們確定了重力方麵不存在問題之後,那就是逃到何處比較安逸。不,不要小瞧安逸的問題,在太空背景下,這可是個大問題。既要保證自己的運行軌道不會偏離從而被甩出去撞上其他的隕石亦或者垃圾,又要保證自己的損耗是最低的,比較宇宙環境下你們的物資是非常有限的。”
“在之前我們談到過低軌道和同步軌道衛星。這兩個軌道都是你們日常生活中經常能夠聽到的,但是在麵臨星球遭受威脅的時候,這兩個地點明顯僅僅是不行的,因為距離星球太近,非常容易被觀察到。”
“所幸的是,我們還有另外一種選址方案,跟前兩種一樣普遍,這就是恆星-母星係統中的拉格朗日點。”
“請安靜一下,接下來我們就需要講到應對了。”等到所有學生都安靜下來之後,我便再度開始授課了。
“你看,麵對著這種可謂是防不勝防的入侵方式,你們很難能夠做到完全的防護。所以你們有必要思考逃生的手段。”
“在之前我也說過了,通過空間技術需要支付極其高昂的能源成本,雖然現如今你們已經掌握了核聚變反應堆並應用到了日常生活中。但是你們依舊支付不起能夠承擔逃亡的能量,所以你們需要思考一些其他的方式來確保自己的逃離。”
“比如說,太空城和太空殖民地。”
“之前我也講過了化學火箭和粒子火箭的區別,因為推動力小比衝大的關係,粒子火箭的建造成本上來說,從宇宙建造是最合適的。”
“事實上這也是你們的選擇,在1克暗物質的造價就要10億的現在,你們即使知道暗物質引擎的基礎理論,但是以你們的生產力來說,其毫無性價比的方式也決定你們無法投入更多的資源去嚐試製造。所以,你們的選擇就是離子引擎,製造方式也是以宇宙工廠為主。”
“你們文明目前的主力星艦是3艘由核聚變反應堆提供能源驅動離子引擎僅僅隻能在恆星係內航行的小船,一旦麵臨外部攻擊,你們能夠做的就隻有乖乖等死。”
“哦,又跑題了。讓我們繼續迴來聊聊太空城和太空殖民地吧。”
“正如你們之前所認識到的那樣迄今為止你們的航天成本還是非常高昂的,所以這就注定了你們不可能全體逃亡。所以你們需要麵對的是,是一個避難所,一個在外星生化攻擊的時候幹淨的提供你們能夠重新繁衍的避難所。”
“作為一個避難所,它應該具備以下幾種功能。1它是一個平台,來組織深空探索。空間發射探測器的成本,僅相當於地麵發射成本的幾分之一。2可以用於太陽能發電,再把電力送迴母星或者用於其它來提供繁衍的動力。3它可以用於某些類型的工業生產,特定產業更適合在零重力環境下進行。4它可以用於發展適合嚴格真空環境的產業。5它可以幫助人類把極高uranus的行業搬離母星。6它可以作為太空旅館。7它可以代表人類走出母星,邁入深空。”
“憑借你們現在的技術條件,就已經可以在太空建造永久性居住地,並使之擁有同星球表麵生活的一切便利條件。你們政府的報告書中的設想是這樣的,能夠在上麵安置數千乃至數萬的人。這個太空戰通常為橢球體或圓柱形,並沿主軸旋轉,以便為裏麵居住的居民提供人工重力。”
“這樣的空間站,在政府的報告書上計劃容納1萬名居民的空間站,報價約為3萬億。如果這樣的空間站計劃很可惜的就被你們的國會給否定了,嘛也不是不能理解就是了。”
“好了,政府和經濟和科研的發展問題我們暫且不論,先來說說重力的問題吧。為什麽說重力,因為那是太空生活的基礎。”
“這個世界上最廉價的模擬重力效果,就是離心力了。通過離心運動讓圓柱形或者橢圓形的太空戰內殼部分生活的居民可以獲得足夠的擬似重力的環境。”
“在此,我們需要認識到一個問題,何為重力。一般大眾的認知中,在國際空間站生活的宇航員們因為距離地心足夠遠,以至於重量下降到零的誤解。當然我們都知道質量是固有屬性,不會因為重力加速度而改變,所以現在媒體都開始使用微重力環境等字匯來描述。但是,真正的現實情況是,國際空間站上的人們,長期處於自由落體狀態。”
“自由落體是個重要的概念,我們在這裏需要注意兩點。1墜落過程中的人不會感覺到自身的重量。2有些下落中的物體可以永不墜地。”
“我們先來說說第一點吧,墜落過程中的人不會感覺到自身的重量。”
“我們先來思考兩個現象,在很多遊園都有一種速降塔的遊戲。這東西把人帶到特別高的地方,然後向地麵速降,知道非常接近地麵時才停下。然後就是在高塔上手持兩顆質量不同的鐵球,從高塔上同時放手,它們幾乎在同一個瞬間落地。”
“事實上如果在速降的過程中你的手中如果有個什麽東西,並且你還放開的話,你會看到那東西就像是懸停在空中一樣。如果你把東西推開,他就會遠離你,運行軌跡是直線。”
“當然這隻是從你的時間來看,對於旁邊的觀察者而言,蘋果的運行軌跡將是拋物線。你感受不到自身承受的重力,是因為你周圍的一切都在以同樣的加速度向下墜落。我們日常生活中感受的重力,其實並不是真正的重力。我們站立時感受到的重力,其實是地麵將人體向上定期,讓我們不至於掉落地底的力。所以,太空站中因重力作用而不斷下落的宇航員,也不會感受到自身的重量。”
“當然,這就不得不說第二個點了,有些下落中的物體可以永不墜地。”
“假設我們拿到一顆鐵球,從高塔上丟下,在其下落過程中測量其下落距離。我們會發現,在時間為t時,下落的距離y=1/2gt方。然後我們試著將球沿著平行於地麵方向拋出,也就是說,讓球的飛行路線與星球表麵平行。令人吃驚的是,隻要保持了水平方向,那麽無論我們扔的多塊,球落迴地麵的時間始終不變。這隻是因為,在水平地麵方向上用力,不會讓球遠離或靠近地麵。求所承受的唯一引力指向地心。”
“很多人都有一種直覺,認為水平方向上的運動速度越快,在給定時間內下墜的距離就越短。不過這一點也與現實不符。”
“如果星球像短距離內的視覺印象一樣,表麵是平整的,那麽水平拋出的鐵球遲早會掉落地麵。但是由於星球表麵是球迷,鐵球飛出的途中,下方的地麵也在一點點下沉。如果你能水平方向飛行足夠遠的距離,結果就會遠離地麵。”
“在鐵球需要沿水平方向飛多遠,才能使它距離地麵4.9米呢?我們僅僅隻需要借助幾何學知識就能解出想要的結果。設x是水平方向的運動距離,y是距離地麵的高度,而r是星球的半徑,根據畢達哥拉斯定律可得x=7920米。”
“所以,如果鐵球在1秒內沿水平方向飛行7920米,旗下追的距離就將於星球表麵彎曲的距離相等。換個說法就是,任何以7920米每秒水平運行的物體,都可以永遠不落在地麵上。”
“當然,我們也可以選擇長期生活在失重環境下。但是我們應該了解到一點,不,應該說是,你們作為半個生物專業的學生應該了解到一點。長期處於失重狀態的人類容易出現厭食、身體被拉長書英寸、免疫係統缺陷、骨骼和肌肉變形、肥胖程度上升等一係列問題。短期內,這些問題都不算嚴重。但是常年生活在失重環境下,你們的身體將會出現各式各樣的問題,畢竟你們的生存進化從來就沒有考慮過星球之外的環境。所以,給太空戰的居民提供某種人工重力,肯定是有必要的。”
“假設太空戰的直徑為1公裏好了,如果我們生活在裏麵,需要模擬的是和星球同樣的重力加速度的話,根據離心力等於重力a=v方/r=g。所以我們需要的轉速就是99m/s。達到次速度,就能在太空戰模擬出跟星球相等的重力效果。用這個數值代入計算,得知太空站旋轉一周的時間剛剛好是一分鍾多一點。”
“當然,這種模擬重力環境,與星球上的情況有著巨大的差別。不過這就兩種類力效果上的問題了。因為太空站的旋轉導致了離心力之外還有一種科氏力。科氏力在星球表麵同樣存在,不過要比重力小很多,因而很少被察覺。它主要形象櫃門較大的動態係統,比如颶風。”
“不過到了太空站上,科氏力的影響將更為明顯,因為太空站的範圍較小,而每旋轉一周所需要的時間也更短。”
“哦算了,又跑題了,這屬於太空力學方麵的了。讓我們將話題繼續拉迴來。”
“既然我們確定了重力方麵不存在問題之後,那就是逃到何處比較安逸。不,不要小瞧安逸的問題,在太空背景下,這可是個大問題。既要保證自己的運行軌道不會偏離從而被甩出去撞上其他的隕石亦或者垃圾,又要保證自己的損耗是最低的,比較宇宙環境下你們的物資是非常有限的。”
“在之前我們談到過低軌道和同步軌道衛星。這兩個軌道都是你們日常生活中經常能夠聽到的,但是在麵臨星球遭受威脅的時候,這兩個地點明顯僅僅是不行的,因為距離星球太近,非常容易被觀察到。”
“所幸的是,我們還有另外一種選址方案,跟前兩種一樣普遍,這就是恆星-母星係統中的拉格朗日點。”