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  • 微剖 ISSDC2013-margaret 的自动化服务

    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

    p1

    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:

    1. 从飞船底部的舱口获取矿采
    2. 用机械手臂把装矿采的容器高效传输到轨道(传送带)系统
    3. 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

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