535.第535章 太空试验田（中）

    除了首开记录的轴承厂之外，接下来就是泡沫金属工厂。冶炼毕竟是文德嗣的老本行，这些个是他最熟悉的行业了，当年还是大学狗的时候，就天天学的这个。当了几十年的国家元首，却没多少机会用到他自己的专业技能，这让文总有时候也难免会有些锦衣夜行，髀肉复生之憾。

    “劳资才是这个世界上最精通地外冶炼的专家啊啊啊啊啊……”以前没条件也就算了，现在有了条件，当然要首先搞起来。

    于是，文总重操旧业，亲自主持了本位面第一批太空冶炼厂的规划和设计工作。有了文德嗣这个大内行的指导，中国的太空冶炼厂进展速度极快。1938年5月份就完成所有的地面作业，随后分为几十个货舱在以一天6次的频度，在半月内全部打到了轨道上。6月底完成这个工厂群的组装和调试，开始试生产。

    首先做的是泡沫钢，这是最简单的泡沫金属。但是在地面上却搞不出来，因为地球有重力，气泡在钢水内无法均匀分布，也不能形成完美的球形，所以基本上是做不了的，只能停留在理论阶段。但是这东西在太空中制造起来非常简单，就是使用电炉把送来的钢锭融化成钢水灌入铸模，再用喷头向钢水中打入氢气混合搅拌，气泡自己就会均匀的分布在钢水内部，并形成完美的正球形，随后在静置冷却之后，便成了高性能的泡沫钢材质的钢板钢梁。

    当生产流程确定后，同样由地面建造了货仓工厂，经由通天桥打到轨道上，再由驳船推至工厂轨道。而一个泡沫钢生产货仓只要获得充分材料供应，能够日产650吨的钢梁或者板材。天禾集团高层经过考虑过后，打了四个泡沫钢生产舱上工厂轨道去，并透过通天桥每天提供一次发射，也就是1/6的运量，供应轨道工厂660吨原料钢材与所需氢气等原料（货车的空重是60吨，最大载荷660吨）。如此满负荷运转下，便可年产23。7万吨的泡沫钢材。其中的七成被装上返回货车运回地面，同样销售给军工产业。而其余三成则留作轨道建构物的建造。这泡沫钢正是宇宙飞船与空间站的绝佳建造材料。

    然后就是各种特殊合金的冶炼工厂，也被陆续发射了上去。在无重力的条件下，即使是比重差别很大的两种金属，也能实现完美的混合，这就使得太空冶炼厂可以冶炼出很多地球上无法生产的合金，比如说铝和钨的合金。还有目前在军工项目中大量使用的铁铝合金，这东西在地球上生产一直是个大问题，成品率不能让文德嗣满意。

    但是在太空冶炼也完全不同了，想不成功都难。何况还可以做成更轻的泡沫化铁铝合金，这更是不得了的东西。用重量比水还轻，强度比钢还高的铁铝合金制作的飞机，想想都觉得酸爽。

    接着是光纤，自从1913年中国做出了各种激光后，文德嗣便组织人员开始研究光纤的生产，但是直到到30年代，花了整整二十几年的时间，成果却很有限。不是说这时作不出光纤，而是以此时的工艺技术，生产光纤的成本高到让文德嗣无法接受。

    光纤的基本材料就是玻璃纤维，这是一种很细的玻璃丝，直径为几十微米。但是因为太细，在生产的时候非常容易断裂，因为一旦长度达到一个门槛，没等到液态的玻璃丝凝固，就会由于受到重力而被拉成小段，而这严重限制了光纤的长度。

    一般来说，越细的光纤则效率越高，通讯频宽越大。但是越细的光纤也就越容易受重力影响，长度就必须做的越短。即使在原时空的21世纪初，15微米的光纤长度顶多十几米，而50微米光纤顶多作到百多米长度。只有大于100或200微米的较粗光纤才能在冷却时耐得住线材本身的重量，可以做到几百上千米。而这还是经过近三十年研发的成果，在此之前光纤只能做的很短，因此长程的光纤骨干中间需装上大量中继器，造成其价格居高不下。

    而在本位面的30年代，即使是文总使出了种种手段开挂，进展速度也还是不大。直到去年，100微米粗的光纤长度只能做出二百米左右，再长就非常容易断裂，勉强等达到原时空21世纪初头几年的水平。研究小组这最近十年的研究重点放在改进玻璃液中加入的材料，以及调整冷却速度，以使其能够在冷凝时能耐的住更多的重量，从而做出更长的玻璃丝。但是依照目前的进度估计，恐怕还要花上个十几二十年的时间。

    好吧，这个成绩在当时人看来已经很不错了，但是对于文德嗣来说，却是远远不够。当然，我们知道，塑料也能做成光纤，但是塑料光纤也只是便宜，性能还是远远比不上玻璃光纤的。

    然而，通天桥完成后，这种难题就迎刃而解。

    文德嗣一声令下，光纤小组将一套生产机器安装到货仓中，打入轨道进行实验。而其结果令他们震惊。100米，500米，1000米，2000米，4000米……10000米！他们不断拉出更长的光纤使之冷却，却没有一条在冷却时折断，其可以延伸的长度还没有看到尽头！而这个光纤的直径仅有10微米！

    这真是太……太……太踏马帅了！在场的试验人员都被雷得外焦里嫩，风中凌乱了。此后他们不需要再考虑断线问题，而可以把精神放在改善光纤光学性能上，而不必因为断线而需要加入紧固材料，进而对光学性能方面做出妥协。

    经过三个月的测试，光纤试验小组提出报告，建议完全放弃地面上的光纤生产线，全面转向轨道工厂生产！

    然后的项目，就是半导体的硅晶圆生产了。这是一开始就列入计划表的优先选项，目前受到所有人的关注。硅晶圆的用途可不仅仅是计算机产业。没错，计算机产业是很重要，但在眼前有更重要的，那就是能源项目，也就是太阳能光伏电板。

    在太空中，最廉价也最方便的能源就是太阳能了，而太阳能电池板就需要硅晶圆，越是高品质越是大块的硅晶圆，其能量转换率就越好。但是在地球上很难生产出大块的硅晶圆，而且价格也非常感人，不利于推广。

    此外，就是文德嗣准备尽快建成计划中的轨道太阳能发电站了。但是，这个日光发电厂也有个问题。在火箭时代，最大的问题就是怎么把材料打到轨道上去。现在这个问题由于通天桥完成而解决了。剩下的问题就是，如何才能搞到够多与够便宜的光伏电板？

    太阳能光伏电板，目前产量够高也最廉价的是硅基光伏电板，也就是用硅晶圆制作的光电板。但是说最廉价，也只是与其他正在研发中的光电板相比，其价格本身还是很昂贵的。拿来建一座电站，那么造价将会是核电站的数倍之多。因此必须研究降低价格的方法。而最直接的方法，就是加大晶圆的产量与生产效率，或者说，加大晶圆的直径。

    当然，也可以用便宜的塑料来制作光伏电板，但是这玩意儿就和塑料光纤一个道理，除了价格便宜和可以随意弯曲之外，转换率远远低于硅晶圆。这样算起来，性价比最高的仍然是硅基光伏电板。

    硅晶圆是指制作硅半导体所用的硅晶片，状似圆形，故称晶圆。硅晶圆就是“单晶硅”，生产原料就是地面随处可见的砂子（主要成分二氧化硅），当从砂子内萃取出所需的硅元素后，经还原等处理，可萃得约98%粗晶体，再经纯化过程，可得纯化多晶硅，其形状为粒状或棒状，纯度高达五个九以上，即99。999%以上。

    然后再将此多晶硅融化，并在熔融液内掺入一小颗硅晶体晶种，再慢慢拉出可形成圆柱状的单晶硅晶棒。由于硅晶棒是由一颗小晶粒在熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过研磨，抛光，切片后，即成为制作集成电路和光伏电板的基本原料——硅晶圆片，这就是“硅晶圆”。

    硅晶棒所切割出的晶圆中，品质较好的，称为生产晶圆，更高级的称为磊晶圆。生产晶圆及磊晶圆几乎都集中在硅晶圆棒的中间部分。头尾两端所切出的晶圆，出现瑕疵的机会较大，通常用做非生产用途，称为测试晶圆，测试晶圆通常送回工厂再加工成再生晶圆。

    最后品质过关的硅晶圆送至晶圆厂内制造晶片电路，每块硅晶圆上可翻制出数以百计的相同硅晶片。这些晶片电路再经封装测试等程序，经过复杂的化学和电子过程处理后，其上布满着多层精细的电子线路，便成为市面上一颗颗的集成电路。而如果要用在太阳能板上，可以整块圆形晶圆直接拿来用，或者切割成较小的方块。

    不过在地球上，生产这种硅晶圆很难，直径越大的难度越高，这可是高科技。在二十一世纪初，能够量产的也就是直径十二英寸（300毫米）的硅晶棒，最大的也不过十四英寸（360毫米）。因为它的生产要受到重力影响，直径每提升一点，都要付出巨大的代价。但是在无重力的天空中，这一切都不再是问题。从理论上说，其直径增长是无限的。

    而目前中国的技术，工厂中能够长出的硅晶棒是250毫米（十英寸）的等级，实验室中则可以生产300毫米晶圆，勉强能达到21世纪初的水平，在文德嗣看来，这是属于非常初期的层次。最重要的是，价格还是很难让人接受。

    因此在通天桥的最后测试还未完城，中国半导体研究所的晶圆实验室便奉命将一套完整的生产装备装入了一个货仓中。当天宫一号建立完毕后，这个轨道晶圆实验室便被发射上去，与天宫一号对接，开始轨道晶圆生长实验。

    轨道晶圆实验室与其他工厂不同，长晶是需要重力的。虽然无重力也可以长晶，但这样长出来的是“硅晶球”而不是“硅晶棒”，在加工上会有些麻烦，同时浪费也比较多。因此，轨道晶圆实验室被接在一个转轴上，与另一个生产实验室的舱组遥遥相对，以电力驱动缓缓旋转，是天宫一号中比较少的几个重力实验室。当然，旋转速度经过调整，并不是全重力，而是仅仅只有百分之一到十分之一重力，0。01～0。1G的程度。这个实验室的... -->>
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