建造帝国I级歼星舰实际需要多少费用?

帝国歼星舰(Imperial Star Destroyer)的模型于2002年4月4日在纽约布鲁克林的布鲁克林艺术博物馆的《星球大战:神话的魔力》中展出。该展览是美国巡展的最后一站,展示了原版电影三部曲(《星球大战:新希望》《帝国反击》和《绝地归来》)中使用的原版服装,模型,道具和艺术品。(图片由Spencer Platt拍摄 / Getty Images)

凯南·恩格(Kynan Eng)的回答:

要在地球上为“帝国歼星舰”制造零件将耗资6360亿美元,另外还需要44.4万亿美元将其整个带出地球送到火星。以这样的发射成本,绝对值得先投资小行星采矿和冶炼技术。(根据我找到的杰拉德·R·福特级航母的最新数据,制造成本还要增加数百亿美元。政府预算剧增是银河帝国的大问题。)

为了进行计算,我们可以做一些简化的假设:

  • 仅使用当前已知的技术(不使用超助推,牵引光速,力场护罩,人工重力发生器等)
  • 无需超厚船体保护或精美的外星材料
  • 它需要到达“适当的空间”,即,很好地逃避地球的引力,并且不会被困在低轨道

尺寸,体积,质量

《星球大战》中的帝国I级歼星舰长1,600米。 如果你看这张图,就会发现主塔部分的高度和宽度大约为220米乘900米。 因此,“歼星舰”的内部容积大约是一个金字塔的大小,1/3 x(1/2 x 220 x 900)x 1600 = 1/3 x 99,000 x 1600 = 5280万立方米。我们忽略掉控制塔和其他细节。相比之下,世界上体积最大的建筑物波音埃弗里特工厂(Boeing Everett )为1330万立方米。所以,它很大,但还没有大到原材料不够用。

我们的第一个参考点是世界上最大的邮轮“海洋魅力号(Allure of the Seas)”。船舶是一个很好的类比物体,因为它们也需要轻便结实才能有效地运输大量物品。海洋魅力号长360米,最大宽度为60.5米(吃水线处为47米),最大高度为81.3米。它重1亿公斤。如果你看该船的图片,其形状基本是方盒状,则其体积约为360 x 55 x 60 = 118.8万立方米。因此,帝国I级歼星舰的体积约为海洋魅力号的44.4倍。由此,我们可以估计它的重量为44.4 x 1亿= 44.4亿公斤。

我们的第二个参考点是美国海军的杰拉尔德·R·福特级航母。我们简单估计它的重量与海洋魅力号大致相同,并且具有相似的大小和体积。它有两个核反应堆,耗资约104.4亿美元。每艘船产生的电力为3.3吉瓦(足以为《回到未来》中的时间穿梭器德洛兰(DeLoreans)提供差不多穿越时间3次的连续供电),即总共146.5吉瓦。相比之下,2014年全球发电量为2350万吉瓦时,可连续输出2687吉瓦时(即足以运行18.3艘歼星舰)。

为了更完整的考虑,我们可以用国际空间站做参考。国际空间站的重量为45万公斤,我估计总体积约为2,000立方米(内部加压体积为916立方米)。按歼星舰的规模放大,它的重量达到119亿公斤。这告诉我们,基于舰船计算的歼星舰实际上很轻。这是有道理的,因为它内部有许多空间来装飞船等。


运输价格


我们已经知道帝国歼星舰是104.4亿美元航母的44.4倍,因此其基础造价约为4,640亿美元。不过这会让你觉得这歼星舰只是开着电源亮着灯,其它什么都没干。我们需要加上武器装备(120亿美元),发动机(1400亿美元),TIE战斗机和帝国步行者(200亿美元)。总成本:6360亿美元。

我们知道歼星舰拥有60枚涡轮激光炮塔和60枚离子炮。“雅典娜”激光是目前最接近的武器装备。它的额定功率为60千瓦,展示机的成本为2500万美元,能量足以使汽车瘫痪。该技术有望达到500 kW的功率,足以使飞机和卡车瘫痪。我们猜测,如果批量生产,我们最终可以以每套2500万美元的成本获得500 kW的设备。每个炮塔将需要四个激光器,每个炮塔需要1亿美元。我们没有等效的离子炮,所以我们用120架激光炮塔替代,总价达120亿美元。

最强大的离子推进器原型是NASA进化氙离子推进器(NEXT),其额定功率为7 kW,推力为0.25N。歼星舰能供多少个NEXT?假设我们在146.5吉瓦的可用功率中使用了98吉瓦,占船舶总功率预算的三分之二。这意味着我们可以运行1,400万个NEXT,总推力为350万N。这将使飞船的加速度达到0.8 mm /s²。这虽然不高,但足以起步:从静止开始,该船在一小时后将以2.9 m / s的速度行驶,一天后将以68.7 m / s的速度行驶。歼星舰的额定速度仅为270 m / s(972 km / h),大约四天后就会达到这一速度。

如果每个NEXT包括支撑材料的重量都为100公斤,则它们的总重量将为14亿公斤——约占飞船总重量的三分之一。NEXT的成本是未知的,但这估算起来应该不贵。假设每个推进器的成本为10,000美元,则总计1400亿美元。

TIE战斗机也使用离子发动机运行,但是我们已经了解,当前的NEXT技术远远不足以实现快速加速。因此,我们就假设每架飞机的成本与洛克希德·马丁(Lockheed Martin)公司的F-22 “猛禽”相同,每架成本为1.5亿美元(是的,它不会在太空中运行,但没关系)。歼星舰有72架TIE战斗机,则总成本为108亿美元。还有类似数量的航天飞机,重型部队运输,帝国步行者等。我们将这笔钱四舍五入计为200亿美元。

太空运输成本

将帝国歼星舰发射到太空需要多少费用?SpaceX公司的重型猎鹰是目前最便宜、体积最大的商业火箭,具备带其到火星(歼星舰的最小目标)的有效载荷,向火星发射1.32万公斤的飞行器的成本为1.35亿美元。假设打个小折扣,每公斤支付10,000美元。则将歼星舰的部件发射到太空将耗资44.4万亿美元,并且需要发射330,000次!也就是每分钟发射一次要持续八个月,这是一个非常繁忙的24小时机场的运营峰值。如果能拿到这个发射合同,我想比现在更成为埃隆·马斯克。

虚构的历史先例

在动画电视连续剧《大和号太空战舰》(Star Blazers)中,在第二次世界大战中沉没的日本大和号战舰,被打捞并被改装成太空船,去执行拯救世界的任务。


我们的帝国歼星舰能运转吗?可能不会持续很长时间。消除88个核反应堆产生的所有多余热量是我们尚未解决的问题。船会很快变得很热,以至融化或爆炸,或两者兼而有之。你可以尝试将多余的热量传导到托克马克装置中,但是随后的技术目前(还)是我们知识的盲区。我们也可以使用大量巨大的散热片将多余的热量散发到太空中,但是这需要进行大量的计算。

如果将船上的空气加压到海平面的压力,那么5280万立方米的空气约重6500万公斤。那还需要4,925艘SpaceX 重型猎鹰用于填充空气。


作者: quora

FY: Colleen

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