建造帝國I級殲星艦實際需要多少費用?

2020-12-16 騰訊網

帝國殲星艦(Imperial Star Destroyer)的模型於2002年4月4日在紐約布魯克林的布魯克林藝術博物館的《星球大戰:神話的魔力》中展出。該展覽是美國巡展的最後一站,展示了原版電影三部曲(《星球大戰:新希望》《帝國反擊》和《絕地歸來》)中使用的原版服裝,模型,道具和藝術品。(圖片由Spencer Platt拍攝 / Getty Images)

凱南·恩格(Kynan Eng)的回答:

要在地球上為「帝國殲星艦」製造零件將耗資6360億美元,另外還需要44.4萬億美元將其整個帶出地球送到火星。以這樣的發射成本,絕對值得先投資小行星採礦和冶煉技術。(根據我找到的傑拉德·R·福特級航母的最新數據,製造成本還要增加數百億美元。政府預算劇增是銀河帝國的大問題。)

為了進行計算,我們可以做一些簡化的假設:

僅使用當前已知的技術(不使用超助推,牽引光速,力場護罩,人工重力發生器等)

無需超厚船體保護或精美的外星材料

它需要到達「適當的空間」,即,很好地逃避地球的引力,並且不會被困在低軌道

尺寸,體積,質量

《星球大戰》中的帝國I級殲星艦長1,600米。 如果你看這張圖,就會發現主塔部分的高度和寬度大約為220米乘900米。 因此,「殲星艦」的內部容積大約是一個金字塔的大小,1/3 x(1/2 x 220 x 900)x 1600 = 1/3 x 99,000 x 1600 = 5280萬立方米。我們忽略掉控制塔和其他細節。相比之下,世界上體積最大的建築物波音埃弗裡特工廠(Boeing Everett )為1330萬立方米。所以,它很大,但還沒有大到原材料不夠用。

我們的第一個參考點是世界上最大的郵輪「海洋魅力號(Allure of the Seas)」。船舶是一個很好的類比物體,因為它們也需要輕便結實才能有效地運輸大量物品。海洋魅力號長360米,最大寬度為60.5米(吃水線處為47米),最大高度為81.3米。它重1億公斤。如果你看該船的圖片,其形狀基本是方盒狀,則其體積約為360 x 55 x 60 = 118.8萬立方米。因此,帝國I級殲星艦的體積約為海洋魅力號的44.4倍。由此,我們可以估計它的重量為44.4 x 1億= 44.4億公斤。

我們的第二個參考點是美國海軍的傑拉爾德·R·福特級航母。我們簡單估計它的重量與海洋魅力號大致相同,並且具有相似的大小和體積。它有兩個核反應堆,耗資約104.4億美元。每艘船產生的電力為3.3吉瓦(足以為《回到未來》中的時間穿梭器德洛蘭(DeLoreans)提供差不多穿越時間3次的連續供電),即總共146.5吉瓦。相比之下,2014年全球發電量為2350萬吉瓦時,可連續輸出2687吉瓦時(即足以運行18.3艘殲星艦)。

為了更完整的考慮,我們可以用國際空間站做參考。國際空間站的重量為45萬公斤,我估計總體積約為2,000立方米(內部加壓體積為916立方米)。按殲星艦的規模放大,它的重量達到119億公斤。這告訴我們,基於艦船計算的殲星艦實際上很輕。這是有道理的,因為它內部有許多空間來裝飛船等。

運輸價格

我們已經知道帝國殲星艦是104.4億美元航母的44.4倍,因此其基礎造價約為4,640億美元。不過這會讓你覺得這殲星艦隻是開著電源亮著燈,其它什麼都沒幹。我們需要加上武器裝備(120億美元),發動機(1400億美元),TIE戰鬥機和帝國步行者(200億美元)。總成本:6360億美元。

我們知道殲星艦擁有60枚渦輪雷射炮塔和60枚離子炮。「雅典娜」雷射是目前最接近的武器裝備。它的額定功率為60千瓦,展示機的成本為2500萬美元,能量足以使汽車癱瘓。該技術有望達到500 kW的功率,足以使飛機和卡車癱瘓。我們猜測,如果批量生產,我們最終可以以每套2500萬美元的成本獲得500 kW的設備。每個炮塔將需要四個雷射器,每個炮塔需要1億美元。我們沒有等效的離子炮,所以我們用120架雷射炮塔替代,總價達120億美元。

最強大的離子推進器原型是NASA進化氙離子推進器(NEXT),其額定功率為7 kW,推力為0.25N。殲星艦能供多少個NEXT?假設我們在146.5吉瓦的可用功率中使用了98吉瓦,佔船舶總功率預算的三分之二。這意味著我們可以運行1,400萬個NEXT,總推力為350萬N。這將使飛船的加速度達到0.8 mm /s 。這雖然不高,但足以起步:從靜止開始,該船在一小時後將以2.9 m / s的速度行駛,一天後將以68.7 m / s的速度行駛。殲星艦的額定速度僅為270 m / s(972 km / h),大約四天後就會達到這一速度。

如果每個NEXT包括支撐材料的重量都為100公斤,則它們的總重量將為14億公斤——約佔飛船總重量的三分之一。NEXT的成本是未知的,但這估算起來應該不貴。假設每個推進器的成本為10,000美元,則總計1400億美元。

TIE戰鬥機也使用離子發動機運行,但是我們已經了解,當前的NEXT技術遠遠不足以實現快速加速。因此,我們就假設每架飛機的成本與洛克希德·馬丁(Lockheed Martin)公司的F-22 「猛禽」相同,每架成本為1.5億美元(是的,它不會在太空中運行,但沒關係)。殲星艦有72架TIE戰鬥機,則總成本為108億美元。還有類似數量的太空梭,重型部隊運輸,帝國步行者等。我們將這筆錢四捨五入計為200億美元。

太空運輸成本

將帝國殲星艦發射到太空需要多少費用?SpaceX公司的重型獵鷹是目前最便宜、體積最大的商業火箭,具備帶其到火星(殲星艦的最小目標)的有效載荷,向火星發射1.32萬公斤的飛行器的成本為1.35億美元。假設打個小折扣,每公斤支付10,000美元。則將殲星艦的部件發射到太空將耗資44.4萬億美元,並且需要發射330,000次!也就是每分鐘發射一次要持續八個月,這是一個非常繁忙的24小時機場的運營峰值。如果能拿到這個發射合同,我想比現在更成為埃隆·馬斯克。

虛構的歷史先例

在動畫電視連續劇《大和號太空戰艦》(Star Blazers)中,在第二次世界大戰中沉沒的日本大和號戰艦,被打撈並被改裝成太空船,去執行拯救世界的任務。

我們的帝國殲星艦能運轉嗎?可能不會持續很長時間。消除88個核反應堆產生的所有多餘熱量是我們尚未解決的問題。船會很快變得很熱,以至融化或爆炸,或兩者兼而有之。你可以嘗試將多餘的熱量傳導到託克馬克裝置中,但是隨後的技術目前(還)是我們知識的盲區。我們也可以使用大量巨大的散熱片將多餘的熱量散發到太空中,但是這需要進行大量的計算。

如果將船上的空氣加壓到海平面的壓力,那麼5280萬立方米的空氣約重6500萬公斤。那還需要4,925艘SpaceX 重型獵鷹用於填充空氣。

作者: quora

FY: Colleen

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