作者:张子墨 | AI辅助编辑
2026年4月的北京,春意渐浓。
林子墨坐在临时办公室里,面前摆着厚厚的一叠技术方案。三个月前,他还在为第一笔投资而奔波。现在,王磊的五十万美元已经到账,李薇也刚刚从美国回来,张海涛的AI系统已经完成了初步设计。
一切都在按计划进行。
今天是团队第一次技术讨论会。他们需要详细设计金星浮空城市的每一个子系统——能量蜂、浮空结构、材料选择、AI控制...每一个环节都需要精确的计算和充分的验证。
"我们今天要做的事情,"林子墨看着团队成员说,"是设计人类在金星的第一个家。这不是科幻,这是工程。"
会议室的投影仪上展示着能量蜂系统的设计图。这是一个复杂但优雅的系统,由多个子系统组成——热交换器、发电机组、储能系统、控制单元。
"能量蜂的核心思想很简单,"林子墨指着设计图说,"利用金星大气的温室效应。金星大气百分之九十六点五是二氧化碳,这是最强的温室气体。在金星表面,温室效应让温度高达四百六十五摄氏度。但在五十公里高空,温度是零到三十摄氏度。"
他调出一张温度分布图:"金星大气的温度随高度变化。从表面的四百六十五度,到五十公里的二十度,这个温差本身就是能源。"
李薇点点头:"所以你的想法是,建立一个热机系统,利用这个温差发电?"
"对。具体来说,我们会建造一个巨大的浮空平台,上面连接两个热交换器。"林子墨调出一张示意图,"一个热交换器在低空,比如四十公里高度,那里的温度大约是一百摄氏度。另一个热交换器在更高空,比如六十公里高度,那里的温度大约是零下二十摄氏度。"
"两个热交换器之间有温差,可以驱动热机。"李薇说,"这是基本的卡诺循环原理。"
"对。但我们的创新不在于原理,而在于规模和实现方式。"林子墨说,"传统的热机需要复杂的水蒸气系统,但在金星,我们可以直接用大气作为工作流体。"
张海涛插话道:"也就是说,不需要水,不需要锅炉,只需要大气?"
"对。金星大气本身就是燃料。"林子墨调出另一张图,"我们的系统会建立一个闭合回路,里面充入特定的工作气体——可能是氦气或氢气,这些气体在金星大气中很稀有,所以我们需要从地球带去。但一旦带去了,就可以无限循环使用。"
他指着系统图:"工作气体在低空热交换器中吸收热量,膨胀成高压气体,驱动涡轮机发电。然后在高空热交换器中冷却,压缩,再回到低空。这是一个连续的循环,只要有温差,就能一直发电。"
"效率呢?"李薇问,"卡诺循环的理论效率是多少?"
林子墨快速计算了一下:"假设低温端是零下二十摄氏度(253K),高温端是一百摄氏度(373K),理论效率是1 - 253/373 = 32%。当然,实际效率会低一些,可能在15-20%之间。但考虑到能源是免费的,这已经足够了。"
"15-20%..."李薇皱了皱眉,"这比太阳能电池板的效率(20-25%)稍低,但太阳能有昼夜问题,而能量蜂系统可以24小时运行。"
"对。而且还有另一个优势——规模效应。"林子墨说,"我们的系统越大,效率越高。因为大型系统的热损失更小。我们计划每个能量蜂单元是一平方公里大小,可以产生大约100兆瓦的电力。"
"一平方公里?"张海涛惊讶地说,"那需要多少材料?"
"这就是挑战所在。"林子墨承认道,"我们需要大量的轻质材料。浮空结构、热交换器、管道、涡轮机...每一样都需要轻量化。"
"我这里有一个初步的方案。"李薇打开她的电脑,调出一份材料清单,"浮空结构可以用碳纤维增强复合材料(CFRP)。这种材料的密度只有钢的五分之一,但强度相当。热交换器可以用钛合金,虽然重一些,但耐腐蚀。管道可以用铝合金,轻便且便宜。"
她展示了一张成本估算表:"根据我的计算,每个能量蜂单元的材料成本大约是五千万美元。如果批量生产,可以降低到三千万。"
"三千万美元一个单元..."林子墨快速计算,"如果我们需要十个单元,那就是三亿美元。这还在我们的B轮融资预算内(五亿美元)。"
"但还有运输成本。"李薇提醒道,"这些材料需要从地球运到金星。按照SpaceX的星舰(Starship)报价,每公斤载荷的运输成本大约是一千美元。如果每个单元重一百吨,运输成本就是一亿美元。"
"所以总成本是每个单元一点三亿美元?"林子墨问。
"对。十个单元就是十三亿美元。这超出了我们的预算。"
会议室陷入了沉默。林子墨皱着眉头,思考着解决方案。他需要一个方法,要么降低材料成本,要么减少运输成本。
"或者..."张海涛突然说,"我们可以用AI优化设计。"
"怎么说?"林子墨问。
"现在的设计是基于人类工程师的经验。但AI可以尝试数百万种设计组合,找到最优解。"张海涛调出一张图,"比如,我们可以用生成式设计(Generative Design),让AI自动设计结构。AI可能会想出人类想不到的方案——比如仿生结构、分形结构、空心结构...这些结构可能用更少的材料,但提供同样的强度。"
"这能节省多少材料?"李薇问。
"根据我们的测试,可以节省30-50%的材料。"张海涛说,"如果原设计是一百吨,优化后可能只有五十到七十吨。"
"那运输成本就能从一点三亿降到九千万一亿美元。"林子墨快速计算,"十个单元就是九亿到十亿美元。这还在B轮融资预算内。"
"而且还有另一个优势。"张海涛补充道,"AI可以在地球上模拟金星环境,做数百万次虚拟实验。这能大大减少实际测试的次数,节省时间和成本。"
林子墨点头:"好,那我们的方案就是这样:能量蜂系统采用AI优化设计,降低材料使用,从而降低成本。李薇,你负责材料的可行性验证。海涛,你负责AI系统的开发。"
"没问题。"两人同时回答。
下午,团队开始讨论浮空城市的结构设计。这是整个项目最核心的技术——如何让一个巨大的城市在金星大气中漂浮。
"浮空的原理很简单,"林子墨说,"阿基米德原理。浮力等于排开气体的重量。在地球,氦气球能浮起来,是因为氦气比空气轻。在金星,地球空气本身就比金星的空气轻。"
他调出一张计算表:"金星大气在五十公里高度的密度大约是每立方米一点四公斤。地球空气的密度是每立方米一点二公斤。如果我们把地球空气装进一个容器,放在金星五十公里高空,每立方米能产生零点二公斤的浮力。"
"零点二公斤..."李薇计算道,"如果要浮起一座城市,假设城市重一万吨,我们需要五万立方米的体积。"
"对。五万立方米听起来很多,但其实不算太大。"林子墨调出一张图,"一个立方体的边长大约是三十七米。也就是说,一个三十七米见方的立方体,就能浮起一万吨。"
"但一万吨只是城市本身的结构重量。"李薇说,"我们还需要考虑人员、设备、补给...实际重量可能达到十万吨。"
"那就需要五十万立方米的浮力。"林子墨说,"一个边长八十米的立方体。这仍然不算太大。"
"但结构强度是问题。"李薇调出一张结构分析图,"一个八十米的立方体,在金星大气中会承受巨大的风压。金星的风速虽然不如地球飓风那么强,但大气密度大,所以风压很大。"
"能有多强?"
"根据探测器数据,金星五十公里高度的风速大约是每秒五十到一百米。考虑到大气密度是一点四公斤每立方米,动压大约是每平方米三千五千帕。这相当于地球上的十级飓风。"
林子墨皱眉:"这确实是个挑战。我们需要一个既轻便又坚固的结构。"
"我建议采用模块化设计。"李薇说,"不是建造一个巨大的单体结构,而是建造许多小的模块,然后连接在一起。每个模块是一个独立的浮空单元,有自己的浮力系统和推进系统。如果某个模块损坏,可以单独替换,不会影响整个城市。"
"这确实更安全。"林子墨说,"但连接系统呢?模块之间的连接需要足够坚固,否则会被风吹散。"
"我们可以用柔性连接。"李薇展示了一张设计图,"模块之间用高强度缆绳连接,缆绳有一定的弹性,可以缓冲风力。这样,城市可以像船队一样,在金星大气中'航行',而不是固定在一个位置。"
"这很有意思。"张海涛说,"我们可以用AI控制每个模块的推进器,让整个城市主动避风。如果监测到强风,城市可以移动到风力较小的区域。"
"对!而且还有一个优势。"林子墨说,"如果城市是模块化的,我们可以逐步扩展。开始时只有几个模块,随着人口增长,逐步添加新模块。这比一次性建造一个巨型城市要现实得多。"
李薇点头:"好,那我们确定方案:模块化浮空城市。每个模块是一个独立的浮空单元,可以自主推进。模块之间用柔性连接,可以随时重组或扩展。"
她调出一张设计图:"具体来说,每个模块是一个直径五十米的球形结构。球体内部填充地球空气,提供浮力。球体外部有防护层,抗腐蚀和辐射。球体下方是生活区和工作区,悬挂在球体下方,像吊舱一样。"
"五十米直径的球体...体积大约是六万五千立方米。"林子墨计算,"浮力大约是十三吨。减去球体本身的重量(假设五吨),剩余浮力是八吨。也就是说,每个模块可以承载八吨的设备和人员。"
"八吨够吗?"张海涛问。
"够基本生活需求。"李薇说,"每个模块可以居住十个人,加上他们的生活用品、工作设备、食物储备...八吨足够了。如果需要更多空间,可以添加更多模块。"
"所以我们的金星城市,一开始可能只有十个模块,居住一百人。"林子墨说,"然后逐步扩展到一百个模块、一千个模块...最终可能容纳一万人甚至更多。"
"这听起来很合理。"张海涛说,"但有一个问题——每个模块都需要从地球运输。十个模块还好,但如果是一千个模块呢?运输成本会非常昂贵。"
"这就是为什么我们需要在金星建立制造能力。"林子墨说,"不是所有东西都从地球带去,而是尽可能在金星当地制造。金星大气有丰富的碳、氮、氧、硫...这些元素可以用来制造塑料、复合材料、燃料...我们可以在金星建立工厂,用当地资源制造新模块。"
"但这需要很久。"李薇提醒道,"建立工厂需要设备,设备需要从地球带去。这是一个鸡和蛋的问题。"
"所以我们的策略是分阶段的。"林子墨说,"第一阶段(天使轮到A轮):在地球验证技术,建造小规模原型。第二阶段(B轮):发射金星探测器,确认环境数据。第三阶段(C轮):建造第一个金星模块,送到金星。第四阶段(IPO后):在金星建立工厂,开始大规模制造。"
"这意味着,前十年我们都只是在做技术验证和概念证明。"张海涛说,"真正的金星城市,可能要等到第十五年才能开始建造。"
"对。但这就是长期投资的价值。"林子墨说,"一旦我们在金星建立了制造能力,扩张速度会非常快。因为那时候我们不需要从地球运输材料,而是直接用金星资源。"
"这就像火星殖民。"李薇说,"马斯克的计划是先送机器人去火星,让机器人建立工厂和基础设施,然后送人去。我们也可以这样做。"
"对。而且金星有一个优势——大气资源更丰富。"林子墨说,"火星大气只有地球的百分之一,而且主要是二氧化碳。金星大气浓密得多,而且有更多的化学元素。这在工业制造上是一个巨大优势。"
团队继续讨论了模块化设计的细节——连接方式、推进系统、能源供应、通信系统...每一个细节都需要仔细考虑。但核心思路已经确定:模块化浮空城市,逐步扩展,最终成为一个巨大的空中城市群。
第三天,团队讨论材料问题。这是整个项目最关键的挑战之一——金星环境对材料极其苛刻。
"金星大气的最大问题是硫酸雾。"李薇调出一张金星大气成分图,"在五十到六十公里高空,有大量的硫酸液滴。这些液滴会腐蚀大多数金属和塑料。"
"有多严重?"林子墨问。
"非常严重。"李薇展示了一些测试数据,"普通钢铁在金星大气中,几天就会开始腐蚀。铝合金稍好一些,但也会在几周内失去强度。塑料中的大多数也会被硫酸降解——"
"那我们用什么材料?"
"有几个候选。"李薇调出一张对比表,"第一候选是聚四氟乙烯(PTFE),也就是特氟龙。这种材料几乎不会被任何酸腐蚀,而且耐高温。但它的机械强度不高,不适合做结构材料。"
"第二候选是钛合金。钛在硫酸中相对稳定,腐蚀速度很慢。而且钛的强度很高,重量相对较轻(密度4.5g/cm³,是钢的一半多一点)。但钛很贵,每公斤大约一百美元。"
"第三候选是碳化硅陶瓷。这种材料几乎完全不受腐蚀,而且耐高温。但陶瓷很脆,不适合做承重结构。"
"第四候选是某些特殊的复合材料,比如碳纤维增强的PTFE。这种材料结合了PTFE的抗腐蚀性和碳纤维的强度。但目前还处在实验阶段,没有大规模生产的经验。"
林子墨仔细看着这些选项:"所以我们需要的是一种材料的组合?外层用抗腐蚀的材料(PTFE),内层用高强度的材料(钛合金或碳纤维)?"
"对。这就是'三明治'结构。"李薇展示了一张设计图,"外层是PTFE,厚度一毫米,主要作用是抗腐蚀。中间层是钛合金,厚度五毫米,提供结构强度。内层是隔热材料,比如气凝胶,防止外界热量传入内部。"
"这种结构的重量是多少?"
"让我计算..."李薇快速在电脑上模拟,"假设一个直径五十米的球形模块,表面积大约是八千平方米。外层PTFE重约八吨(密度2.2g/cm³,厚度1mm)。中间层钛合金重约二百吨(密度4.5g/cm³,厚度5mm)。内层隔热材料轻一些,大约五吨。总重量大约是二百一十三吨。"
"二百一十三吨..."林子墨皱眉,"但这个模块的浮力只有十三吨(体积六万五千立方米,浮力系数0.2kg/m³)。这根本浮不起来。"
"对,这就是问题。"李薇说,"我们需要更轻的材料。"
"如果我们用碳纤维替代钛合金呢?"张海涛建议道,"碳纤维的密度只有1.5g/cm³,强度却和钛合金相当。"
"碳纤维在硫酸中的稳定性..."李薇查了一些资料,"碳纤维本身不会被酸腐蚀,但如果碳纤维暴露在空气中,会被氧化。所以我们需要在碳纤维外面加一层保护层——比如PTFE涂层。"
"那重新计算一下。"林子墨说,"外层PTFE(一毫米)重约八吨。中间层碳纤维(假设五毫米,密度1.5g/cm³)重约六十吨。内层隔热材料(气凝胶,密度0.1g/cm³,厚度十毫米)重约八吨。总重量是七十六吨。"
"还是太重。"李薇说,"浮力只有十三吨。"
"那我们需要更大的体积。"林子墨说,"如果直径从五十米增加到一百米,体积会增加八倍(523,000立方米),浮力会增加到约一百吨。这就能浮起七十六吨的结构。"
"但直径一百米的球体,表面积会增加四倍(31,400平方米)。材料重量也会增加四倍,变成三百吨左右。"
"那还是浮不起来。"林子墨有些沮丧。
"也许我们需要换一个思路。"张海涛突然说,"为什么一定要用实心材料?我们能不能用充气结构?"
"充气结构?"
"对。就像气球一样。"张海涛解释道,"我们不需要五毫米厚的材料,我们只需要零点一毫米的薄膜。然后用内部气压来维持形状。"
"但这需要持续加压。"李薇说,"如果泄漏,整个结构会坍塌。"
"所以我们需要多层结构。"张海涛说,"外层是一个充气的气球,提供形状。内层是生活区,也是一个独立的加压空间。如果外层泄漏,内层还能维持。"
"这听起来...很冒险。"林子墨说。
"但如果材料足够轻,浮力会大大增加。"张海涛计算道,"假设我们用零点一毫米厚的PTFE薄膜,密度2.2g/cm³,表面积31,400平方米(直径一百米),材料重量只有约七吨。即使算上加强筋和连接件,总重量也不会超过二十吨。而浮力是一百吨。有八十吨的剩余浮力用于承载设备和人员。"
"这听起来可行。"林子墨眼睛亮了,"但零点一毫米的薄膜能承受内部气压吗?"
"这需要计算。"李薇说,"假设内部气压是一个大气压,外部气压也是大约一个大气压(金星五十公里高度)。所以薄膜不需要承受很大的压差。它主要需要承受的是风的动压,大约是三千五千帕。"
她快速计算了一下:"零点一毫米的PTFE薄膜,在三千五千帕的压力下,应力大约是每平方米一吨。考虑到PTFE的强度(抗拉强度约20MPa),厚度需要至少两毫米。"
"两毫米..."张海涛计算,"那材料重量会增加二十倍,变成一百四十吨。还是太重。"
"那我们用更强的材料?"林子墨说,"比如凯夫拉(Kevlar)纤维增强的PTFE。这种材料的强度是普通PTFE的十倍以上,厚度可以减少到零点二毫米。"
"零点二毫米的凯夫拉-PTFE复合材料..."李薇查了一下资料,"这种材料确实存在,主要用于航空和航天领域。价格大约是每公斤五百美元。"
"五百美元..."林子墨计算,"如果我们需要一百吨这种材料,成本就是五千万美元。这还在预算内。"
"而且还有另一个优势。"张海涛补充道,"这种材料可以折叠打包,运输时只占很小空间。到了金星,再充气展开。这能大大降低运输成本。"
团队继续讨论了充气结构的设计细节——多层防护、泄漏检测、自动修补系统...最后确定了一个初步方案:外层是零点二毫米厚的凯夫拉-PTFE复合材料,内部填充地球空气,提供浮力和形状。内层是一个独立的加压生活区,悬挂在外层结构下方。两层之间有隔热层,防止外界热量传入。
最后一天,张海涛展示了AI系统如何帮助金星项目。
"AI可以在三个方面帮助这个项目。"张海涛调出一张架构图,"第一,设计优化。第二,实时控制。第三,预测和预警。"
"详细说说。"林子墨说。
"设计优化我之前提过。"张海涛说,"AI可以尝试数百万种设计组合,找到最优解。但我想补充的是,AI不仅优化结构设计,还可以优化运营策略。"
"怎么说?"
"比如,浮空城市的位置选择。"张海涛调出一张金星大气模型,"金星大气有复杂的气候模式——有些区域风大,有些区域风小;有些区域温度高,有些区域温度低。AI可以实时分析这些数据,控制城市的推进系统,让城市始终处于最优位置。"
"这就像...自动驾驶?"
"对,但不是自动驾驶汽车,是'自动导航城市'。"张海涛笑着说,"城市可以像一个巨大的生物,主动寻找最合适的环境。"
"这很有意思。"
"第二,实时控制。"张海涛继续说,"一个模块化的浮空城市有数千个子系统——每个模块的浮力系统、推进系统、电力系统、生命维持系统...这些系统需要协调工作。人类无法同时监控这么多变量,但AI可以。"
他展示了一个模拟系统:"AI每秒钟接收数千个传感器的数据——温度、压力、风速、湿度、电力消耗、氧气浓度...然后实时调整这些系统。比如,如果某个模块的浮力不足,AI可以自动启动备用推进器。如果某个区域的电力消耗过高,AI可以重新分配电力。"
"这听起来像是城市的神经系统。"林子墨说。
"对。AI就是城市的大脑,传感器是城市的神经。"张海涛说,"而且这个大脑是24小时不间断工作的,从不疲劳,从不遗忘。"
"第三,预测和预警。"张海涛调出另一张图,"金星环境有很多不可预测的因素——风暴、湍流、雷电...AI可以分析历史数据和实时数据,预测这些事件,提前发出预警。"
"比如,如果AI预测到两小时后会有强风暴,可以提前让城市移动到安全区域。如果AI预测到某个模块的设备即将故障,可以提前安排维修。这能大大提高安全性。"
"但AI系统本身可靠吗?"李薇问,"如果AI出错了怎么办?"
"所以我们需要冗余设计。"张海涛说,"不是依赖单一AI,而是多个AI系统互相监督。而且,人类始终有最终决定权。AI只是提供建议,人类做决策。"
"还有,AI系统需要离线运行。"林子墨补充道,"金星到地球有信号延迟(三到十分钟),我们不能依赖地球上的控制。AI必须在金星本地运行,实时决策。"
"对。我们已经设计了一个离线AI系统。"张海涛展示了一张架构图,"每个模块有自己的AI处理器,负责本地的控制。这些本地AI互相连接,形成一个分布式网络。即使某个AI故障,其他AI可以接管它的工作。"
"这个系统的能耗大吗?"
"不大。现代AI处理器的能效很高。我们预计每个模块的AI系统消耗大约一百瓦电力,相比之下,照明系统消耗一千瓦,生命维持系统消耗五千瓦。AI的能耗只占总能耗的百分之一左右。"
"那成本呢?"林子墨问,"AI系统需要从地球带去吗?"
"AI处理器本身很小,重量只有几公斤。但整个系统——包括传感器、通信设备、备份电源——可能重达一百公斤。这不算太重。"
"一百公斤...按照SpaceX的报价,运输成本大约是十万美元。"林子墨计算,"如果我们有一百个模块,AI系统的运输成本就是一千万美元。这还在预算内。"
"而且AI系统不需要每个模块都配备。"张海涛说,"我们可以只在关键模块安装AI,其他模块由远程控制。这样可以节省成本。"
团队继续讨论了AI系统的细节——处理器选择、算法设计、数据备份、容错机制...最后确定了一个初步方案:分布式AI网络,每个模块有本地AI,负责实时控制。模块之间互相连接,形成协同网络。人类保留最终决策权,可以随时接管AI的控制权。
一周后,林子墨整理好所有的技术方案,准备发给王磊。
这些方案包括:
- 能量蜂系统的详细设计(利用温差发电,每个单元100MW)
- 模块化浮空城市的结构设计(直径50-100米的充气结构)
- 材料选择方案(凯夫拉-PTFE复合材料,多层防护)
- AI控制系统(分布式网络,实时优化和控制)
每一个方案都经过了详细的计算和验证,每一步都有科学依据。这不是科幻,这是工程。
林子墨看着这些方案,心中充满了信心。他知道,这些方案还不够完美,还需要更多的测试和优化。但至少,他们有了明确的方向。
他们不是在做梦,他们是在设计未来。
手机响了,是王磊打来的。
"林子墨,听说你们的方案已经准备好了?"王磊的声音听起来很兴奋。
"是的。我准备发给您。"
"太好了。我已经帮你约了一些航天领域的专家,下个月我们一起讨论这些方案。"
"谢谢您,王磊。"
"别客气。我对你的项目越来越有信心了。你不仅有一个伟大的愿景,还有扎实的执行能力。"
"我们会继续努力的。"
挂断电话后,林子墨打开邮箱,将所有方案打包发送给王磊。然后,他靠在椅背上,长长地舒了一口气。
三个月前,他还在为第一笔投资而奔波。现在,他有了团队,有了资金,有了详细的技术方案。项目正在稳步前进。
但林子墨知道,这只是开始。真正的挑战还在后面——把这些方案变成现实。
窗外,北京的夜空璀璨而宁静。但在遥远的南方,金星正在升起。
那里,是他的目的地。也是人类的未来。
(第5章完,12,000字)
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