刘光站在小山丘上往建设基地看去,眼前是一片令人心潮澎湃的景象。在这片广袤而神秘的土地上,整个建设工地一片繁忙,仿佛一个巨大的生命有机体在有序地律动着。
宇航员们驾驶着月球车在工地上穿梭,他们专注而熟练地操控着各种设备,为基地的建设贡献着自已的力量。各式各样的工程机器人按照预定规划任务有序地忙碌着。“巨灵”智能推土机器人在平整地面,它们强有力的机械臂精准地推动着月球表面的土壤和岩石,为后续的建设打下坚实的基础;“刑天”机器人则在搬运建筑材料,它们的动作精准而高效,仿佛是在跳着一场科技与力量交织的舞蹈。时而还亮起来自地球的货运飞船减速降落时尾部迸发出的火焰光芒,让寂静了几十亿年的月球,随着建设的进行焕发出别样的生机。
作为“巨灵”智能月面推土机和“月能工兵”智能工程机器人的设计工程师,有幸入选参加月面基地初期建设任务。现阶段主要负责整个建设场地的平整、月球前进基地的搭建、太阳能发电站打桩、立桩、架设支架及并网发电,为基地后续的施工打下坚实的基础。同时,他也肩负着对各种机械设备在实际运行中各项性能的检测及相关数据的收集任务,为后期设备的软硬件改进、升级优化做准备。
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整个前进基地采用模块化设计,由多段活动式舱室组合而成。可根据任务需求进行移动和组装。这种设计有着极强的灵活性,使得前哨站可以根据需要扩展或缩小。各个舱室在地球完成制造和测试后,由长征十号运载火箭直接运抵至月球基地。再由月球工程机器人协助拼接组合成一个整体,成为基地建设期间航天工程师的临时起居舱。
其主体主要包括居住舱、实验舱、生命保障和食品后勤舱、一个带气闸门的连接舱,用于航天员出入月球表面及独立能源储备舱。
舱名:月球功能舱。
研发机构:中国空间技术研究院。
针对任务类型:月球表面科考站。
设计寿命:> 15 年。
单次运行时间:60天(补给满载的情况下,可满足单人60天生活所需的食物、水、氧气及电能等)。
质量:15 吨。
舱体材质:复合材质(镁合金等轻质金属,具有密度低、强度高、耐腐蚀性好等优点)。
规格尺寸:总体外观为圆柱体结构。长 10.6 米、舱室最大直径 5 米,舱内内径 4 米。
主要功能:为月面活动人员提供工作、休息场所。模块化设计,具有极强的功能可塑性,可根据任务需求进行调整组装。
在各种机械设备的协助下,历时两天完成前进基地的拼接。前进基地的全部完工,为他们提供了更好的工作生活空间,大大提高了工作效率。接下来就主攻太阳能电站的建造。
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正所谓,兵马未动“粮草”先行。对于现阶段的月球基地建设而言,电能无疑是至关重要的“粮草”。在完成前进基地的组装后,刘光开始协调机器人开始太阳能发电站的建造施工。
月球的真空环境下,注定了传统化石燃料:煤炭、石油、天然气等这些都不适合在这种条件下使用。所有的工程机械设备都只能通过电能来驱动。而在月球环境中,以人类现有的技术,最理想最容易获得的电能的方式,只有太阳能发电。
基地所在地的月球南极建立太阳能发电站又刚好有着在地球上无法具备的优势:
一、没有大气层,太阳光的强度比地球强 2 倍左右,同时也因为没有大气层的存在,因而月球上的太阳光不受天气的影响,不影响发电的稳定性。
二、月球的南极地区确实存在长达 300 多天的极昼时间,这为连续发电提供了极为有利的条件。
为了实现太阳能发电站的早日建成运行发电,一期电站建造单单在太阳能电池板这块就投入花费了天文数字的。通过统计现阶段:生命支持系统、建造设备、科研、加工厂等设备总功率得出,要满足当下基地基建的正常运转,每天至发电量不少于 330KW,加上冗余。一期发电站预计要到达 400KW\/天的发电量。
科研人员经过细致的对比计算得出,要在最短时间内实现这一目标发电量,同时相应的节约些运输成本。太阳能发电站所用太阳能电池板,应满足:光电转换效率高、体积小、重量轻、便于运输、安装便捷的要求。在对比了单晶硅或者多晶硅太阳能电池板电池板的光电转换效率、体积、重量等,最终选用了,目前国内最先进高效,光电转换效率高达 30.84%的三结砷化镓太阳能电池板。其主要原材料是:锗、银、金等贵重金属制成。同时为了满足体积小、便于运输的要求,太阳能板全部采用柔性伸缩加工工艺制成。唯一缺点就是造价太高了。
按前期每天400KW 的发电量计算,需从地球运送不少于 2000 平方米的三结砷化镓太阳能电池板。单单电池板这块,在不计算地球到月球的运输费用的情况下,单纯太阳能电池板的一平方米的造价就高达 100万元,2000 平方米合计费用下来就是 20 小目标。
作为月球基地一期建造首席工程师的刘光,深知太阳能发电站重要性,这是个光荣而艰巨任务。作为现阶段唯一能实现稳定发电的发电站,它的早日成功建立运行发电,关系着整个月球基地建设进度,属于基地建造效率的卡脖子工程,不敢有丝毫懈怠。
在牢牢坚守安全这一根本底线的基础之上,为了更高效地推进建造进程,刘光、唐苏参考借鉴了地面建筑施工时经常使用的“流水作业施工法”。将发电站划分为若干个施工区段,并将平整地面、基坑挖掘、支架架设按先后顺序排列后,每当一个施工区段的平整工序完成,基坑挖掘随机跟上而后支架架设继续跟上,按照这个顺序依次从一个施工区段转移到另一个施工区段,像流水一样连续、均衡地进行施工。实现专业化施工,提高劳动生产率,保证施工的连续性和均衡性,从而成功缩短工期。
以此方法为基础,刘光跟唐苏协助指挥下,众多智能机器人苦力,无怨无悔高效准确的配合,取得了2000平米的太阳能电池板5天时间铺设完毕的傲人成绩。因为前期测试过,同等面积的太阳能电池板,在地球铺设都需要10个工才能铺设完成。这一成果也再次验证了我国设计制造的智能机器人的可靠性以及新施工方法的有效性。
在完成太阳能电池板的架设后,开始输电电缆的铺设。由专门为探月计划量身定制的“月面版电缆铺设开沟机”,实现了在月面上开挖电缆铺设沟槽、放置输电电缆以及电缆的埋设一条龙完成,极大的提高了工作效益。
......
在电池板架设及电缆铺设的同时,逆变器---汇流箱---配电柜的安装也在有序进行中。
两天后全部太阳能电池板架设完毕。
远远望去整个发电站。
宛如一座闪耀着科技光芒的堡垒,一排排太阳能发电板,就像是一支纪律严明的军队,在“定日系统的指挥”下整齐划一,向着太阳的方向。时刻准备着为人类月球的探索和发展输送源源不断的动力。
又仿佛是月球大地上延伸出的一片片银色羽翼,在毫无遮拦的阳光下,闪耀着冷冽而耀眼的光芒。
......
第二天。
电缆全部铺设完毕,并完成了跟逆变器---汇流箱---配电柜的对接。对光伏组件、布线与连接、逆变器、监控系统经过再三检查无误后,向北京航天飞行控制中心汇报工作进度。
......
地面指挥中心指挥大厅。
“嗤……嗤……”
无线电中传来了一阵电流声。下一刻,一道清晰的声音传出。
“呼叫地面指挥中心!呼叫地面指挥中心!”
“这里是月球基地建设临时指挥部!”
几秒钟延迟后,无线电传来地面指挥中心的声音。
“地面指挥中心收到,请讲!”
“我们已完成一期太阳能电池板铺设及连线任务,现计划进行并网发电作业,请指示!”
......
“批准并网作业!”
“收到!”
刘光回应道。
刘光转向同旁边唐苏的示意,同时也在头盔对讲机中说到:“老唐,开始准备并网!还用手作出个加油的动作!”
前后大半年的努力,成败就看今朝了。
刘光走到逆变器旁,深吸一口气,按下启动按钮开始并网。
随着启动按钮的按下。
各种指示灯开始不规则的闪烁起来。
老唐在一旁不停的播报着显示器上不断跳动的数值。
听着老唐播报的数值,刘光觉得时间仿佛被无限拉长,短短十来秒的时间好像过去了几年,忘记了呼吸,在内心焦灼不安地期待中。
终于老唐播报的数值逐渐减缓并最终稳定下来。
刘光原本紧绷着的神经在这一瞬间释然,他长长地吐出一口浊气。脸上充满了喜悦之情。随后,对电池板阵列“定日系统”等各辅助系统进行了一系列的检查无误后。第一时间将这喜讯传递回远在38万公里的地面指挥中心。
......
一个多小时后。
地面指挥中心指挥大厅
“嗤……嗤……”
无线电中传来了一阵电流声。下一刻,一道清晰的声音传出。
“呼叫地面指挥中心!呼叫地面指挥中心!”
“这里是月球基地建设临时指挥部!”
“太阳能发电站成功并网,各系统运转良好。每小时发电量16.5千瓦,达到预期数值!”
几秒后。
“指挥中心收到!”刘光也隐约从耳机中也听到大厅内的鼓掌声。
随着一期太阳能发电站的顺利建成投入运行,现阶段基地的能源问题从根本上得到了解决,前期因能源不足而搁置的建设任务,全线启动。所有机械设备就像打了鸡血一样,建设速度有了质的飞跃,开启了不眠不休的大基时代。
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在顺利完成太阳能发电站的建设后,紧接着另一个太阳能项目——太阳能矿物提炼工厂也拉开了建设的帷幕。其加工原理主要依靠大型的抛物面聚光镜来达成对太阳光的高效聚焦。同时,借助计算机程序来实时对聚光镜的角度和位置予以调整,以此精准控制聚焦所产生的能量。进而实现对温度的细微调节,以满足提炼各种矿物所要求的特定温度。(跟我们小时候玩的放大镜聚光烧蚂蚁一样的原理)。
针对月球任务的特殊性,聚光镜(准确的说是聚光伞)主要满足以下要求:体积小、重量轻、便于运输、易于安装维护。正因如此,各项建设工作在相对较短的时间内便得以顺利完成。
具体构成如下:
1、伞面,是由高反射率的柔性镜面材料构成,完成太阳光的反射聚焦。
2、伞骨,由具有极佳弹性且耐极端温度的碳素纳米材料制成,起支撑伞面作用。
3、伞柄,由孔状铝合金管制成,可以通过伞柄的收缩来调整伞骨的角度,实现伞面开合大小,最终达到温度的微调。
4、地面支撑结构,由孔状铝合金框架构造。孔状合金的使用,在保证结构强度满足使用需求的同时还极大的减轻了重量。
5、定日系统,实现对太阳的实时定向追踪。
7、各类监控及传感器,实现对整套设备的精准把控。
6、电脑控制程序,主要通过控制伞柄来条件伞面的受光面积。
整个工厂设施的科技含量不高,所采用的各种材料、设备在地球上已然拥有极为成熟的安装使用经验,所以在最短的时间内完成了工厂的建设,并投入试运营。
......
经过一段时间,对收集的富含钛铁矿(FeTiO3)的精馏,成功收集到了71.5克的氦-3压缩气体、316千克的铁、36.2千克的钛、若干的铝以及硅。
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