多了去了：农用耕田用犁具等工具，锯木头收据，以前木匠用的刨子等工具，古建筑的发明，书写用的毛笔等等各行各业都有数不胜数啊！
中国第五大发明；袁老师的杂交水稻！
真实版空天航母来了！我国计划研发的千米级超大型航天器是什么？
国家机密，无可奉告。
需要强调的是，这项计划不同于中国的高铁建设，技术成熟，原材料丰富，一下子可以投资几万亿，全国开工。
中国将要打造的“千米级巨型航天器”，它是分阶段的，就像盖楼房，从来都是先设计，再打造主体结构，最后再确定的功能。
而这次中国发布的项目——“超大型航天结构空间组装动力学与控制”，这无疑是攻克“怎么在太空失重的环境下，建立一个千米级别的稳定空间结构”。
也就是，“怎么在太空中，搭建地基”这一步。
这里也不难看出，中国在科技突破上，从来都是一步一个脚印，由易到难，站稳了就不放弃，谁干扰都没用。
就比如现在刚在太空服役的“天宫”空间站，这可是从2011年，也就是十年前，就开始积累技术，当时发射的是“天宫一号”飞行器。
在这十年，先后有“神舟八、九号”，以及“神舟十号”的对接，这就让我们掌握了“航天员短期驻扎”和“空间交会对接的技术”。
“神舟十一号”载人飞船，与“天舟一号”无人飞船的成功，也让我们掌握了“航天员中期驻扎”以及“空间补给技术”。
你看，有了这些技术积累，中国才有底气说去尝试“千米级巨型航天器”设计和组装。
而“千米级别”的超大型航天器，又是实现“未来空间资源利用”，比如星际矿石的采集，“宇宙奥秘的探索”，比如跨星系级别的飞行，亦或者是“长期在轨居住”比如星际移民的前身，等等的重大战略性航天装备。
现在太空中最大的家伙是“国际空间站”，它长110米，宽88米，总重423吨，也就是说，大概在一个“百米级别”航天器，大概重400吨左右，这里咱们没有考虑厚度。
而，如果把这个设定扩展到“千米级别”航天器，那么保守的估计，中国计划建造的这座巨无霸，就至少有上万吨。
注意，这里没有考虑一些很奇葩的形状，比如“长度有一千米，宽只有十几米”的这种结构，因为无论是从宇航员的活动，还是从实用性的角度考虑，效率都太差。
但话又说回来，估算“千米级航天器”的质量，可以简单的类比，但并不意味着，可以用搭搭建“国际空间站”或者“天宫号”，那样的“模块化”方法，直接拿来构建“千米级航天器”。
这其中会遇到的“两个最难的技术壁垒”，就明确的写在这次的项目内容中。
首先，千米级别的航天器太大了，而且，肯定会有一定的厚度，就算只有100米，总体积也有1亿立方米，除去必要的支撑结构，可用的空间，保守估计也在5000万立方米以上。
中国第二大河，黄河的平均流量是2,571 m³/s，要填满整个空间站，需要5个半小时。
当然，如果要换算成能住多少人的话，最保守也能住进去上万人。
而这么巨大的结构，这么重的质量，在太空想要组装，你就得考虑结构的“超大尺度效应”，“构型变化效应”与“太空失重环境”的相互作用。
一旦处理不好，就会产生极其复杂的“耦合动力学现象”，威胁到整个航天器的安全。
这是首先需要解决的问题。
其次，还是因为质量和结构都太过庞大，显然无法通过单次火箭发射和入轨展开的方式构建，也就是说，之前用来建造“国际空间站”和“天宫”的那套“搭积木”的方法行不通。
而要解决这个问题，就需要开源和节流。
一方面是通过“轻量化”的设计，尽可能在保证航天器强度的前提下，降低质量，从而降低发射成本；
另一方面是，开发新型重型运载工具或者新型空天运输方案。
海平面推力高达213吨的RD-191试车
总的来讲，要攻克这两个难题，就需要将航天动力学中的三大研究对象“轨道”，“姿态”，“结构”进一步整合，再与“控制”学科深度交叉。
做好了这一步，才算是为“超大型空间基础设施”的建造奠定理论和技术基础。
所以你看，这次的发布的项目，只是在建造超大型航天器之前，投下的一块“问路石”。
而这项计划，又是作为2021年，数理科学部共发布10个重大项目的其中之一；
而与“数理科学部”齐头并进的，还有“化学科学部”，“生命科学部”“工程与材料科学部”等等9个科学部门，一共78个重大项目；
每个科学部门，都会有5个项目，获得国家不超过1500万元人民币的资助。
而站在更大的角度看，以上“78个重大项目”也只是中国“十四五计划”的第一批重大项目。
所以你看，用百花齐放，全面赶超，来形容中国科技进步是一点都不为过。
接下来，我们就来细说说这个“千米级别航天器”该怎么搭建。
当然，具体这个航天器内部应该怎么设计，这是最高机密，我们根本查不到，所以，我们就从“这上万吨的材料怎么运上太空”和“这么大的太空站怎么供能”这两个方面入手。
首先，“怎么把这近万吨的材料运上去”，按照技术难度由低到高，依次为——重型火箭，空天飞机，以及只能在实验室中出现的太空电梯。
长征九号，大家可或许有些人没听说过，这个是中国最新研制的超重型运载火箭，高110米，起飞推力7000吨。
长征5号
根据“深空探测学报”提供的数据，近地运载能力，最高可达200吨，奔月转移轨道运载能力50吨，奔火转移轨道运载能力12吨至44吨。
相比起中国目前最大的运载火箭，长征5号，近地运载能力25吨，长征九号可以说是直接高了一个数量级。
世界上最大的运载火箭，土星5号，近地运载能力250吨，所以你看，长征九号也是当仁不让。
目前的研究进展是，长征9号已经完成了深度论证，计划于2028年至2030年首飞。
可以说，只要问世，中国就可以载人登月了。
空天飞机，这是中国在35年前就开始的计划，但由于技术门槛太高，一直到2021年7月，也就是两个月前，才有明确的消息。
那就是我国研制的“亚轨道重复使用运载器”成功首飞。
这个亚轨道，通常指“飞行高度超过海拔100公里”，这个海拔100公里，就是国际航空联盟所定义的卡门线，但更重要的一点是，亚轨道飞行有一个特点就是“没法绕地球一周”。
也就说，它只能大致触摸到太空，然后就被地球引力俘获，坠落地面，而降落的方式，根据报告，是“平稳着陆与阿拉善右旗机场”。
平稳降落到机场，也就意味着，这个“亚轨道飞行器”是有机翼的，而“只能到达太空边缘，然后就降落”这一点就说明，这架飞机是作为“接力棒”，把货物运载到亚轨道，自己返回，货物继续往太空飞。
而报道中接下来的那句“亚轨道飞行器”可以作为“升力式火箭动力重复使用航天运输系统的子级”也应证了我先前的猜测。
所以，这架“亚轨道飞行器”可以称作”可重复空天飞机的一级飞机“。
那二级空天飞机在哪？
2020年9月4日，中国发射的长征2号F运载火箭，它里面装的“可重复使用试验航天器”，正是“二级空天飞机”。
所以，中国目前的可重复空天飞机计划的全貌就是，运载火箭由一种巨型的飞机形态载具担任，能够水平起飞，直入太空，并且能全部降落回收，需要更换的只是燃料和例行的维护。
而其背上背负的小型航天器，则相当于“载人航天”或者“货物运输”的部分，同样能全部回收，而这架小型航天飞机，已经早在2007年就曾经出现过，当时网上有一张轰——6轰炸机，其机身下方挂在的小型无人航天飞机。
这就是大家听说过的“神龙”。
这也就是中国可回收航天飞机的全貌。
虽然说，可回收航天飞机的运载能力，没有长征九号那么夸张，但胜在成本低廉，只需要考虑燃油和理性的维护，所以，具体在未来，中国在正式开始建造“千米级别航天器”的时候，用哪种还真不好说。
但我个人倾向于前者。
如果说，在攻克“千米级别航天器材料运输上”，长征九号和空天飞机，都是往技术方面做突破，那么“太空电梯”就是在“基础科学”上做文章。
简单粗暴地想，原则上，只要我们能制造出一种，有极高强度的“绳子”，在尾部装上配重块，站在赤道，往太空上抛，只要配重块落到落在地球同步轨道上。
届时，地球的自转，就会像扔铅球一样，把这根绳子绷直，然后，人类就可以顺着这根绳子，直接到太空。
所以，其中最难的地方就是能不能找到一个“比强度”超级高的物质，现在，这条超级缆绳的候选者是“碳纳米管”。
但问题就出在这，人类能制造出的，最长的“碳纳米管”，也就50厘米，而太空电梯的整体长度，在3.6万公里。
很骄傲地说，就这杯水车薪的“50厘米”，还是咱们清华大学化工系联合微纳米力学中心，一同研制出来的。
固定在纤维表面形成均一的碳纳米管网状组织扫描电镜表征
除此之外，太空电梯的建设，还要克服诸如，
“长细比”太高而引起的共振问题，
在“应力”作用下，同步轨道处最容易发生的断裂问题，
为了减小“月球摄动”，“降低太空电梯风险”而不得不加的配重块，这块配重块的运输成本问题
地面赤道“地面站”选址要符合的诸如“常年风力低于2级”“无积雨云”“季风环流”，和考虑到“缆索断裂”极端情况等等的条件问题；
“轿厢”上升中的动力和能耗问题等等
当然，最棘手的，还是如何“批量制造碳纳米管”以及“如何提高长度”的工程问题。
虽然听上去，太空电梯的建造“机会渺茫”，但要说哪个国家能最先建造，我认为还是中国，当然，已经有国家夸下海口，比如日本的公司“大林组”计划在 2050 年之前建成第一座太空电梯。
我们就拭目以待吧。
以上是三种“千米级别航天器”原材料的运输设想，而如果一切顺利，接下来就是能源问题。
第一种比较成熟也比较靠谱的，就是太阳能阵列。
每时每刻，太阳都会沿着一个球面，均匀往四周辐射能量，在地球这个位置，垂直于与太阳光，一平方米能够接收到的太阳能，有1.362 kW/m²，这个也被称为“太阳常数”。
不同于大气对太能能的耗散，在太空，太阳能阵列的效率会出奇的高，而千米级别的航天器，就按照1000米*1000米来算，就有100万平米，折合为136万千瓦的能量。
太阳常数的测定
就算是考虑能量转化效率，这也已经相当于大型水电站中，最高级别的发电量。
而一旦这种技术成熟，也不排除未来，人类会在近地轨道，建立太空发电站，再将能源以微波辐射的形式输送回地面。
这也就是“卡尔达舍夫等级”中的一级文明：利用整颗行星的能源。
第二种，离现在比较远，就是可控核聚变。
目前最前沿，最新的突破是2021年5月，中国科学院合肥物质科学研究院，开发的有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）。
你看，又是中国处在最前沿。
但距离真正可以商用的可控核聚变，还是有很长的路要走。
以史为鉴，谨记过去的教训
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中国会越来越好。
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