引言
阅读 Princess Margaret Secondary Surrey 的 ISSDC2013 的论文
对基础设施的简单概述和自动化部分的详细解读
整体结构 (Construction) 的剖析
首先要知道的是,玛格丽特公主中学设计的太空城市名为 bellevistat,它是围绕地球旋转的,并且是在零重力(0g)的环境下。结构分得细:
编号 | 名称 | 释义 |
---|---|---|
1 | Residential Beans(Rotating) | 居住区 |
2 | Agricultural Torus(Rotating) | 农业区 |
3 | Central Cylinder(Non-Rotating) | 中心圆柱体 |
4 | Bucky Cylinder(Rotating) | Bucky 圆柱体 |
5 | Spokes(Rotating) | 连接通道 |
6 | Docking Ports(Non-Rotating) | 停泊点 |
7 | Solar Panels(Non-Rotating) | 太阳能板 |
8 | Antenna(Non-Rotating) | 天线 |
放一下对应的结构图吧
有一点不完善的地方,在于没有讲述旋转与非旋转部分的连接处理(难道是没读太细?反正人大附中用的是电磁学的操作)
转动的环境与重力的多样
简单说一下,就是它的居民区很有特色,分了不同的 Beans,对应的重力也不同;这个 bucky 圆柱体也算是比较神奇,处在一个 Spoke 的的上面,估计传输的过程中干点事情用的
基础设施的自动化因素
基础元素
建造相关
首先讲了固体材料和玻璃材料
固体主要会考虑以下的因素:
- 维持框架(坚固性)
- 抵挡紫外线、阳光辐射
- 应对微小的振动(不会出事的那种小振动)
显然往维护的方面想啦
那么论文中提到了三个机械设备(P16),分别有以下用途
Equipment | Use |
---|---|
BAT 331 | 维护框架 |
BAT 332 | 用于传输物资 |
BAT 333 | 建造设备的存储 |
交通相关
有外部飞船的部分,分以下 4 类飞船:
Name | Purpose |
---|---|
E2B 311 | 地球到 Bellevistat 传输物资 |
A2B 312 | Alexandriat 到 Bellevistat 传输物资 |
BV Aviator | 地球到 Bellevistat 传输物资 / 乘客 |
BVT 2000 | 短距离的旅行 |
那么这个表格是什么意思呢?反正就是不同类型的飞船啦
这些飞船的制造,发射,维修,回收等都需要考虑自动化
大气相关
对于不同的区我们可以控制不同的大气成分。比如居住区就要和地球上的成分差不多,而工业,农业区可以有变化调整
在描述的时候尽量用图表的形式,放一个化学方程式少有参考的价值
季节也要控制,不过要考虑到温度、湿度和时间长短,比如 margaret 的 Bellevistat 就是把春天放长了
成分的检测,调整,对应急情况的措施都是需要考虑自动化的
农业相关
这里讲的是食物生产的部分
大概就是把植物放到自动化的机器上培养啦
存在缺陷的地方是,没有分门别类考虑不同植物的生长需求。在太空环境中,不同植物的生长会有不同的调整,就在于各种环境因素的调整,把所有植物放到这样一个统一的培养单元上是不太合理的
比如他们就没有考虑果树一类作物的生长
不过这样单一的设计对自动化的服务倒是更方便一些
农作物的存储是放在 Agricuoltural Torus 里面的,有冷藏的部分,还有用 x 光杀菌的部分;作物的打包,传输什么的都需要自动化设计的成分
通讯相关
通讯的部分和自动化没什么关系,毕竟有了高效率的通讯才有自动化嘛,因此通讯技术其实是自动化的前提。
水资源管理相关
这里的水资源是从月球北极获取的(其实可以加一些化学合成的方案来应对 emergency)
那么水资源的管理调度显然就需要自动化服务,简单来说就是缺哪补哪
垃圾回收相关
垃圾的检测、分类、加工和回收利用应该是一个高度自动化的过程,因为相对而言,高效的物资循环比高效的物资采集来得更环保一些(虽然不知道宇宙要不要考虑环保的问题)
能源相关
这里只讲述了太阳能,而其实可以考虑核能。而且这里的太阳能还没有 SPS,我觉得缺陷算是比较大的
论文给出了能源的分配表,大概就是工业最多,农业其次,居住区再次,Bucky 最小
能源的调节,获取与再利用也涉及到自动化的过程
昼夜相关
昼夜的控制和玻璃的选材密不可分。玻璃主要考虑以下因素:
- 抵挡辐射、热量
- 维护框架(坚固性)
- 控制白天黑夜
值得一提的是,Bellevistat 提供的是 27 小时制的一天:17 小时白天和 10 小时黑夜
这个不用说也是自动的啦
纸生产与回收
在日常生活中,纸的利用是最广泛的,从餐巾纸到书写纸;因此纸的生产回收就显得极为重要,因此把它单独列为一大点
这部分倒是讲得详细,还有一个流程图专门讲纸的生产(种植)和回收
这个复杂的过程显然是自动化的,而且也是不亚于垃圾回收的另一要点
详解自动化设计与服务部分
这部分就是详细讲述前面所提到的自动化设计服务
自动化设备
这里就对不同的设备、服务器和网络设备的自动化配置列出了表格,然后给出各种惊人的单位数字
算一个综述的部分
自动化建设
这部分主要讲了三种辅助自动化的设备:
Equipments | Use |
---|---|
BAT511 | 传输物资 |
BAT512 | 多种建造功用 |
BAT513 | 内部设计的细节构建 |
自动化系统
这里讲述了整个自动化系统的运作
维护篇
通过中央圆柱体上的控制单元来控制太空城市稳定如一的旋转
周期性的扫描来维护外部框架破损的修复
框架外侧的传感器会检测有害的辐射,同时在遇到撞击的时候会立刻向中央处理器提出查修的请求
修复篇
本来用于建造的设备在完工后,就会被改良成修复的设备。
如果有遇到物理性的损伤,那么中央处理器就会调度这些设备迅速来到破损处维修,来最小化损失
应急篇
如果一下潜在高危故障被发现,那么所有居民会被要求返回居住区并将其与主干部分分离
多余的物资能确保他们维持最多 6 个月的生命
数据安全篇
每一个人都有一个 ID 号,只有通过这个才能能访问他存储在云端的数据
当然还可以设置密码。对于更重要的数据,会通过生物识别(有指纹、耳廓、瞳孔识别)的方式来确保数据的安全性。如果有人破环数据的安全,就会受到法律的审判
自动化设备
这部分介绍了提供给居民使用的设备:
Equipments | Use |
---|---|
Groomer | 发型整理与设计 |
Smart Closet | 智能衣柜,智能预览,存储搭配方案 |
Mood Detector | 根据用户的习惯自动调整房间环境(温度,湿度) |
Easy Table | 桌面上的电脑(触摸屏幕) |
Ink Recycle Printer | 从打印制品上回收墨水并用于新的打印 |
Robotic Cleaner | 类似于扫地机器人 |
BvPhone | 折叠屏幕手机(可展开成平板) |
Spherocom | 台式便携电脑(投影键盘,伸展 / 收卷屏幕) |
然后就是服务器的配置部分,分门别类配置不同的存储空间
自动化矿产运输
这部分讲解了从收集矿石到提纯加工的自动化过程
检测篇
首先要判断矿石的种类,采用以下的方法鉴别:
- 拉伸测试检验抗张强度
- X 光检测内部外部的杂质
- 用屈服测试检测强韧度
- 用延展测试检验延展度
- 用红外分光、液相光谱法和核磁共振波谱法检测化学成分
- 用夏比冲击实验检测致密性
传输篇
采用机械手臂抓取的方式运输
大概分以下步骤:
- 从飞船底部的舱口获取矿采
- 用机械手臂把装矿采的容器高效传输到轨道(传送带)系统
- 矿采被送到提炼厂加工
自动化船坞
其实就是飞船的停泊点
主要分 4 类:修复坞、货船坞、人 / 货船坞和应急坞。每种各 2 个,共 8 个
每一种有不同的精确停泊的方式:
- 对于待修复的飞船,直接机械手臂给予定位
- 对于货船,用锚点引导定位
- 对于人 / 货船,使用 ADM(Apollo Docking Mechanism)技术软着陆
自动化飞船修复
简单来说,就是小故障现场修,大故障就拆了送往维修中心维修,然后把修好的部分返回来再装上
小结
其实整个太空城市的运转离不开自动化设计
主要体现自动化设计的部分就是基础设施的建设,主要应用自动化设施的部分就是人居安全的部分
自动化设计要从预算、可行性、使用方等方面分别考虑,最大化运行的效率
毕竟论文篇幅受限,因此该文章并没有把所有自动化的部分作详细说明,而是截取了几个方面精讲。但我认为人居方面的自动化是无需细讲的,而应该更注重基础设施方面的自动化。毕竟人居的只是一个应用层面,一个表格足以说明,这样的自动化是很浅显的(比如扫地机器人、折叠屏幕手机等的设计);而工农业与整体设施的自动化是我认为更重要的部分,这部分的自动化讲详细了,才能更体现整体的高度自动化,而非局部的自动化
另外,这篇论文的人居因素并没有考虑日常细节与整体价值追求的问题。这些问题是人居因素很重要的体现,它们才能反映这个太空城市的特色和存在的价值。即使是迫于地球环境恶化、自然灾难等的理由来太空城市居住,也应有这个城市社会的价值追求,不然活着就没有意义了