第四卷 巨龍騰飛 第535章 太空試驗田(中)

除了首開記錄的軸承廠之外,接下來就是泡沫金屬工廠。冶煉畢竟是文德嗣的老本行,這些個是他最熟悉的行業了,當年還是大學狗的時候,就天天學的這個。當了幾十年的國家元首,卻沒多少機會用到他自己的專業技能,這讓文總有時候也難免會有些錦衣夜行,髀肉復生之憾。

「勞資才是這個世界上最精通地外冶煉的專家啊啊啊啊啊……」以前沒條件也就算了,現在有了條件,當然要首先搞起來。

於是,文總重操舊業,親自主持了本位面第一批太空冶煉廠的規劃和設計工作。有了文德嗣這個大內行的指導,中國的太空冶煉廠進展速度極快。1938年5月份就完成所有的地面作業,隨後分為幾十個貨艙在以一天6次的頻度,在半月內全部打到了軌道上。6月底完成這個工廠群的組裝和調試,開始試生產。

首先做的是泡沫鋼,這是最簡單的泡沫金屬。但是在地面上卻搞不出來,因為地球有重力,氣泡在鋼水內無法均勻分布,也不能形成完美的球形,所以基本上是做不了的,只能停留在理論階段。但是這東西在太空中製造起來非常簡單,就是使用電爐把送來的鋼錠融化成鋼水灌入鑄模,再用噴頭向鋼水中打入氫氣混合攪拌,氣泡自己就會均勻的分布在鋼水內部,並形成完美的正球形,隨後在靜置冷卻之後,便成了高性能的泡沫鋼材質的鋼板鋼樑。

當生產流程確定後,同樣由地面建造了貨倉工廠,經由通天橋打到軌道上,再由駁船推至工廠軌道。而一個泡沫鋼生產貨倉只要獲得充分材料供應,能夠日產650噸的鋼樑或者板材。天禾集團高層經過考慮過後,打了四個泡沫鋼生產艙上工廠軌道去,並透過通天橋每天提供一次發射,也就是1/6的運量,供應軌道工廠660噸原料鋼材與所需氫氣等原料(貨車的空重是60噸,最大載荷660噸)。如此滿負荷運轉下,便可年產23.7萬噸的泡沫鋼材。其中的七成被裝上返回貨車運回地面,同樣銷售給軍工產業。而其餘三成則留作軌道建構物的建造。這泡沫鋼正是宇宙飛船與空間站的絕佳建造材料。

然後就是各種特殊合金的冶煉工廠,也被陸續發射了上去。在無重力的條件下,即使是比重差別很大的兩種金屬,也能實現完美的混合,這就使得太空冶煉廠可以冶煉出很多地球上無法生產的合金,比如說鋁和鎢的合金。還有目前在軍工項目中大量使用的鐵鋁合金,這東西在地球上生產一直是個大問題,成品率不能讓文德嗣滿意。

但是在太空冶煉也完全不同了,想不成功都難。何況還可以做成更輕的泡沫化鐵鋁合金,這更是不得了的東西。用重量比水還輕,強度比鋼還高的鐵鋁合金製作的飛機,想想都覺得酸爽。

接著是光纖,自從1913年中國做出了各種激光後,文德嗣便組織人員開始研究光纖的生產,但是直到到30年代,花了整整二十幾年的時間,成果卻很有限。不是說這時作不出光纖,而是以此時的工藝技術,生產光纖的成本高到讓文德嗣無法接受。

光纖的基本材料就是玻璃纖維,這是一種很細的玻璃絲,直徑為幾十微米。但是因為太細,在生產的時候非常容易斷裂,因為一旦長度達到一個門檻,沒等到液態的玻璃絲凝固,就會由於受到重力而被拉成小段,而這嚴重限制了光纖的長度。

一般來說,越細的光纖則效率越高,通訊頻寬越大。但是越細的光纖也就越容易受重力影響,長度就必須做的越短。即使在原時空的21世紀初,15微米的光纖長度頂多十幾米,而50微米光纖頂多作到百多米長度。只有大於100或200微米的較粗光纖才能在冷卻時耐得住線材本身的重量,可以做到幾百上千米。而這還是經過近三十年研發的成果,在此之前光纖只能做的很短,因此長程的光纖骨幹中間需裝上大量中繼器,造成其價格居高不下。

而在本位面的30年代,即使是文總使出了種種手段開掛,進展速度也還是不大。直到去年,100微米粗的光纖長度只能做出二百米左右,再長就非常容易斷裂,勉強等達到原時空21世紀初頭幾年的水平。研究小組這最近十年的研究重點放在改進玻璃液中加入的材料,以及調整冷卻速度,以使其能夠在冷凝時能耐的住更多的重量,從而做出更長的玻璃絲。但是依照目前的進度估計,恐怕還要花上個十幾二十年的時間。

好吧,這個成績在當時人看來已經很不錯了,但是對於文德嗣來說,卻是遠遠不夠。當然,我們知道,塑料也能做成光纖,但是塑料光纖也只是便宜,性能還是遠遠比不上玻璃光纖的。

然而,通天橋完成後,這種難題就迎刃而解。

文德嗣一聲令下,光纖小組將一套生產機器安裝到貨倉中,打入軌道進行實驗。而其結果令他們震驚。100米,500米,1000米,2000米,4000米……10000米!他們不斷拉出更長的光纖使之冷卻,卻沒有一條在冷卻時折斷,其可以延伸的長度還沒有看到盡頭!而這個光纖的直徑僅有10微米!

這真是太……太……太踏馬帥了!在場的試驗人員都被雷得外焦里嫩,風中凌亂了。此後他們不需要再考慮斷線問題,而可以把精神放在改善光纖光學性能上,而不必因為斷線而需要加入緊固材料,進而對光學性能方面做出妥協。

經過三個月的測試,光纖試驗小組提出報告,建議完全放棄地面上的光纖生產線,全面轉向軌道工廠生產!

然後的項目,就是半導體的硅晶圓生產了。這是一開始就列入計畫表的優先選項,目前受到所有人的關注。硅晶圓的用途可不僅僅是計算機產業。沒錯,計算機產業是很重要,但在眼前有更重要的,那就是能源項目,也就是太陽能光伏電板。

在太空中,最廉價也最方便的能源就是太陽能了,而太陽能電池板就需要硅晶圓,越是高品質越是大塊的硅晶圓,其能量轉換率就越好。但是在地球上很難生產出大塊的硅晶圓,而且價格也非常感人,不利於推廣。

此外,就是文德嗣準備儘快建成計畫中的軌道太陽能發電站了。但是,這個日光發電廠也有個問題。在火箭時代,最大的問題就是怎麼把材料打到軌道上去。現在這個問題由於通天橋完成而解決了。剩下的問題就是,如何才能搞到夠多與夠便宜的光伏電板?

太陽能光伏電板,目前產量夠高也最廉價的是硅基光伏電板,也就是用硅晶圓製作的光電板。但是說最廉價,也只是與其他正在研發中的光電板相比,其價格本身還是很昂貴的。拿來建一座電站,那麼造價將會是核電站的數倍之多。因此必須研究降低價格的方法。而最直接的方法,就是加大晶圓的產量與生產效率,或者說,加大晶圓的直徑。

當然,也可以用便宜的塑料來製作光伏電板,但是這玩意兒就和塑料光纖一個道理,除了價格便宜和可以隨意彎曲之外,轉換率遠遠低於硅晶圓。這樣算起來,性價比最高的仍然是硅基光伏電板。

硅晶圓是指製作硅半導體所用的硅晶片,狀似圓形,故稱晶圓。硅晶圓就是「單晶硅」,生產原料就是地面隨處可見的砂子(主要成分二氧化硅),當從砂子內萃取出所需的硅元素後,經還原等處理,可萃得約98%粗晶體,再經純化過程,可得純化多晶硅,其形狀為粒狀或棒狀,純度高達五個九以上,即99.999%以上。

然後再將此多晶硅融化,並在熔融液內摻入一小顆硅晶體晶種,再慢慢拉出可形成圓柱狀的單晶硅晶棒。由於硅晶棒是由一顆小晶粒在熔融態的硅原料中逐漸生成,此過程稱為「長晶」。硅晶棒再經過研磨,拋光,切片後,即成為製作集成電路和光伏電板的基本原料——硅晶圓片,這就是「硅晶圓」。

硅晶棒所切割出的晶圓中,品質較好的,稱為生產晶圓,更高級的稱為磊晶圓。生產晶圓及磊晶圓幾乎都集中在硅晶圓棒的中間部分。頭尾兩端所切出的晶圓,出現瑕疵的機會較大,通常用做非生產用途,稱為測試晶圓,測試晶圓通常送回工廠再加工成再生晶圓。

最後品質過關的硅晶圓送至晶圓廠內製造晶片電路,每塊硅晶圓上可翻制出數以百計的相同硅晶片。這些晶片電路再經封裝測試等程序,經過複雜的化學和電子過程處理後,其上布滿著多層精細的電子線路,便成為市面上一顆顆的集成電路。而如果要用在太陽能板上,可以整塊圓形晶圓直接拿來用,或者切割成較小的方塊。

不過在地球上,生產這種硅晶圓很難,直徑越大的難度越高,這可是高科技。在二十一世紀初,能夠量產的也就是直徑十二英寸(300毫米)的硅晶棒,最大的也不過十四英寸(360毫米)。因為它的生產要受到重力影響,直徑每提升一點,都要付出巨大的代價。但是在無重力的天空中,這一切都不再是問題。從理論上說,其直徑增長是無限的。

而目前中國的技術,工廠中能夠長出的硅晶棒是250毫米(十英寸)的等級,實驗室中則可以生產300毫米晶圓,勉強能達到21世紀初的水平,在文德

上一章目錄+書簽下一頁