任何天體,不論自然形成、還是人爲建造,在太陽系內都受太陽引力的影響,但這一影響並不只表現爲繞圈公轉,因天體並非一個點、而是有大小的實質,還會出現因距離遠近而產生的引力差。
譬如蓋亞,半徑約六千三百公里的行星,在任一時刻,其正好面對太陽的表面,與正好背對太陽的表面,兩處地殼所受的太陽引力就相差近萬分之一。
這種微小的差異,除(部分)引發海洋的潮汐外,一時也沒有顯著的效應。
但是,若天體十分接近太陽,正如人類部署在近日軌道的“全產機”體系,潮汐效應則不能忽略。
在設計大型、超大型結構時,必須計入這一因素,
否則會造成嚴重後果。
一開始提出“引力潮汐效應”,任新民就點點頭,接下來,就沿這話題說下去:
“爲避免引力潮汐,加速器主體,應部署在較遠的公轉軌道上。
其實,也不止‘引力潮汐’這一點,對全長十萬公里的超巨型結構而言,若抵近太陽,結構兩端與中間的引力大小,也不一樣;
這一點,方然,你有沒有考慮過呢。”
一邊講解,一邊調出資料,方然眼前的疊加顯示佈滿算式,他很快明白了大概。
的確,對“深空粒子加速器”這樣龐大的結構,想象成一根長杆,還是極其纖細的那種長杆,在接近太陽時,不論怎樣調整姿態,都難免會出現杆兩端與中心受力不均的情況。
簡單測算,當公轉軌道直徑爲一千萬公里時,採取橫躺姿態的“深空粒子加速器”,兩端引力強度的差異會在萬分之零點二五左右。
不到萬分之一的差異,看起來,這只是一個可以忽略的細節。
但是,考慮到“深空粒子加速器”,本身是一規劃長度十萬公里的巨型長杆,加速器本身的重量,會高達上百億、甚至上千億噸,
那麼這0.0025%的引力差,
積累起來,就會在長杆中部,形成少則百萬牛、多則上千萬牛的巨大應力。
分析到這裡,任新民用一句通俗的比喻,想象在一根纖細長杆中間,掛上幾十萬噸、相當於好幾艘巨型核動力航母的重量,
那麼,這根設計來加速例子、而非專門受力的杆,
肯定會被一下子拗斷。
太空中的龐大結構,僅僅由於引力,就會一下子扭曲、斷裂,
這起初是讓方然有一點難以想象,然而,若忽略其他天體的引力,巨大的加速器,在太空中的確只受到太陽引力的影響,
這的確只是一次很簡單的受力分析。
“深空粒子加速器”,既然要加速粒子,可想而知必然需要極大的能量。
從這一角度,加速器的部署座標,是距離太陽、或者說近日軌道換能站越近越好,但這樣一來,加速器本身又無法承受太陽的引力撕扯。
若將其部署在半徑一點五億公里的蓋亞公轉軌道上,這種撕扯效應會小得多,能量獲取則會成爲另一個困難,至少,會加大近日軌道——蓋亞的能量輸送負擔,即便這加速器的運行時間,可想而知不會太長。
除此之外,還有工程建設方面的考慮:
人類的產業體系,在今天,大部分都位於近日軌道,小部分位於月球基地。
要把一系列全重上百億、甚至上千億噸的構造部署到太空,即便總賬都一樣(都是從行星表面到太空),從近日軌道出發,也要相對更容易一些。
關於“深空粒子加速器”,僅部署座標,就如此大費周折。
相比之下,加速器的具體細節,反而比蓋亞表面的同類系統更簡單,一方面加速腔內無須要抽真空,另一方面,在寒冷之極的太空,超導線圈等超低溫模塊,也不需要龐大而繁雜的冷卻與保溫結構。
這兩大技術點,在既往的加速器上,曾耗費了無數科學家的心血。
太空,顧名思義,一般民衆也會有概念,知道其“空無一物”,非但如此,哪怕是在粒子相對“豐富”的太陽系內,每立方厘米空間,平均下來也只有寥寥幾個基本粒子。
至於太陽系外,那近乎無限的宇宙空間,絕大多數甚至比這還要更空曠,
根本就什麼東西也找不到。
但是在蓋亞表面,大氣,是如此的無處不在,“尤洛浦大型強子加速器”的二十七公里長之管道,真空度也不過才1*10EXP-13個大氣壓,
這意味着每立方厘米的粒子數,會高達上百萬個。
人類,動用各種手段,在蓋亞表面製造出的真空環境,仍遠遠不及太空。
另一方面,太陽系內的空間,溫度倒是和宇宙空間差不多,大概零下二百七十度,這一溫度原則上可以保持氦——重要製冷介質的液態。
至於說,如此龐大的加速器,所需要的海量液氦從哪裡來,指望蓋亞表面的天然氣井、或者從大氣中那點可憐的丰度,並不太現實,何況淨土的產業體系中,用到這一元素的場合還有很多,必須另找來源。
在這方面,和少數激進者的“日口奪氦”設想相比,
還是大多數人的理性選擇——前往木星,更經濟也更靠譜得多。
氦,化學符號He,相對分子質量4.0026,是宇宙中丰度第二高的元素,作爲恆星(一次)燃燒的產物,其丰度排在第一位的氫之後,是可以預料。
不過在蓋亞表面,多少年來,人類一直在爲如何獲取這種宇宙中“遍地都是”的元素而發愁。