0152 科技树越来越奇葩

    d35日，夏鸣开始跟晓棠讨论第二阶段的能源问题。

    第一阶段的“引信”探测器会在d132日到达智神星，这个总重只有500公斤的探测器，接近90%的重量都耗在了发动机和电源上，探测设备仅仅只有摄像头和led探照灯，通讯系统全靠千颜mini，风险很大，其实也就是先去碰碰运气。

    真正的希望寄托在第二阶段的“雷-管”探测器上，如果10兆瓦的vasimr能研发成功，“雷-管”的总重就能到两吨，这时候探测和通讯设备就能有了更大余量。

    “雷-管”计划是在d160日到达智神星，它的设计速度要比“引信”快，预计只用花50天。也就是说在d90日，“引信”出发3天后，“雷-管”就要跟着上天。

    不过“雷-管”的瓶颈依旧在能源上，太阳能电池无法满足10兆瓦vasimr的胃口，只能当辅助能源用。

    夏鸣这段时间全心扑在各种前沿能源技术上，现在终于拿出了“雷-管”探测器的能源系统设计。

    不过晓棠听到这个名词的时候，却是一脸狐疑。

    “飞轮电池？”

    “对，飞轮电池！”

    夏鸣解释说：“我和千颜构想的能源系统是这样的，太阳能电池、超级电容和飞轮电池组成联合系统，以飞轮电池为核心，互相补充。只要探测器总重维持在两吨以内，这个方案的能源就够用。”

    晓棠沉默了一会，应该是在用pei找资料确认这方面的技术，然后她蹙眉道：“这个飞轮电池，还需要做很多改进才行啊。”

    夏鸣点头：“的确是个巨大的挑战，不过相比其他需要有新原理或者新发现的技术，飞轮电池还有很大潜力，技术难点就在材料上。”

    晓棠捏着下巴，眯着眼睛：“有意思，氮化镓那边差不多搞定了，我来着手解决吧。”

    飞轮电池，简称fess，的确是项很有意思的储能技术。

    跟核电池和化学电池不同，飞轮电池是机械储能，它的技术思路很简单。

    大家都知道，发电站是靠转子切割磁力线产生电流，转子的机械能变成了电力。水电站是靠水流推动转子，热电站是靠媒和油或者天然气的热能推动转子，核电站是靠核裂变烧开水的热能推动转子。

    飞轮电池就是把飞轮当转子，充电的时候，转子快速旋转，将电能转换为机械能。放电的时候，转子又将机械能转换为电能。而直流电机又是可逆的，可发电和放电，原理朴素，构造简单。

    不过，看似简单的技术却有很多门槛，首先是摩擦阻力，其次是材料，飞轮至少要达到每分钟几万的转速，一般材料是承受不了的。

    这个概念在上个世纪七十年代提出来，就因为这两个难点，到前几年才变成现实，花了四十多年。

    飞轮电池现在已经很成熟了，ups领域应用最广泛。在其他领域，比如电动车上，也很早就有了应用。将飞轮电池装入汽车的车轮，吸收车轮制动的能量，这已经是很多豪车的标配。保时捷的f1赛车也采用飞轮电池当辅助电力，美国nasa在空间站上也装有飞轮电池。

    最引人注目的应用还是航空母舰，福特号的电磁弹射系统里就有飞轮电池组件，华夏的电磁弹射系统也是走这条路线，因为它的功率密度比超级电容还高，用俗话说就是爆发力强。

    但即便是现在，飞轮电池还是有很大缺陷，最主要的问题还是摩擦损耗。

    现在广泛应用的飞轮电池，都是采用真空运转。即便这样，每天的自然损耗率也在10%以上。一旦放电，损耗会更严重。

    不过超导技术对飞轮电池有很明显的提升，利用超导原理稳定飞轮，去掉有直接接触的轴承，摩擦损耗就降低了很多。基于超导磁悬浮的飞轮电池，每天自然损耗率不到2%。

    另一个难点是飞轮本身，要存储更高的能量，飞轮转速就必须更快，而且质量也得更轻，不仅能降低摩擦（真空不是绝对的），还能让整个电池适应运动的余量更高。

    在运动状态下，飞轮难以保持稳定。如果是在超导环境下，超导磁悬浮产生的超导电场会稳定飞轮的状态，不让它乱动。飞轮够轻的话，稳定性就很强。...
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