從科幻角度來說。

不考慮是否有能力把各種奇形怪狀的航天器送上天,僅考慮具體的實用性。


宇宙當中幾乎沒有阻力,所以理論上應該啥形狀都可以,但是其實不是這樣的。

有一個經常為人所忽視的問題,那就是散熱。真空中沒有介質,所以熱傳導與熱對流不存在,只能以熱輻射形式散熱。

所以對於長期在宇宙工作的航行器,目前沒有熱管理黑科技的人類在設計宇宙飛船的時候估計基本上屈服於散熱。所以真正的宇宙飛船可能更像是長著巨大散熱板的奇形怪狀的玩意


我認為應該是圓柱體

球形的優勢是體積/表面積比最大,也就是說同樣的容積球形船艙需要的艙壁最少,艙壁用掉的質量也最少。球形因為受壓均勻,還是承壓能力最強的形狀。

但是球形飛船問題也很多:

  • 飛船的外殼承受的壓力差只有一個大氣壓,球形外殼和其它形狀的承壓能力區別不是很顯著。因為承壓不大,外殼的厚度和密度可以很低,所以說球形節省的外殼面積意義不大
  • 球形外殼內部空間的利用率一般不高(在球形外殼裡塞進方形的艙室會浪費很多邊角空間)
  • 球形外殼外形最複雜,如果傳統加工的話,加工成本是最高的(如果3D列印的話成本可以降低)
  • 如果飛船靠裂變堆/聚變堆供電的話,反應堆和乘員艙這種敏感艙室應該越遠越好,盡量減少輻射量,但是在球形外殼裡很難拉開乘員艙和反應堆的距離
  • 在真空中飛船散熱全靠輻射散熱器,乘員艙會發熱,反應堆更是產熱大戶。輻射散熱器向法線方向放出的輻射最多,如果兩個輻射散熱器在法線方向上太接近,它們就會吸收互相放出的輻射,影響散熱效率。因此,輻射散熱器只能一字排開,需要充足的軸向空間

圖中白色的平板就是輻射散熱器

一字排開的輻射散熱器(Children of a Dead Earth)

圓柱體的體積/表面積比僅次於球形,但是可以避開球形的很多問題:

  • 艙室/推進劑罐/反應堆等組件都可以造成圓柱形,內部空間利用率很高
  • 圓柱形外殼加工比較簡單(可以參考馬斯克剛炸的那個穀倉火箭)
  • 圓柱形和球形相比可以長很多,乘員艙和反應堆之間距離可以拉開,也有充足的空間佈置散熱器

不過從另一個角度來看,民用飛船完全不需要一個整體式的外殼,完全可以是龍骨連起來各種奇形怪狀的組件(球形的燃料罐,環形的重力艙,圓柱形的反應堆等等),所以長成這個樣子也是很有可能的...

KSP Interstellar Extended


不考慮大氣層內使用的話,圓柱體無論在內外壓強平衡或內部空間大小以及外部部件加裝位置數量都有很大的優勢。但是這類形狀的航天器也有缺點,比如增加新的船體時,船體之間連接的緊密性比其他柱體(如長方體、正方體)低;內部空間規劃難度比其他柱體高…總之,現代及近未來圓柱體航天器無疑是熱門,而未來多稜柱體航空器可能會成為熱門發展方向。


那要看幹什麼了,戰艦應該趨於柱體,圓柱方柱都可以。非戰鬥飛船什麼形狀都可能,看需要設計形狀。球體只是同等體積下表面積最小。有很多時候表面積並不重要,有時候我們還需要更大的表面積呢。


球形和圓盤形

一一一一一一一一一

水滳形也不錯


不考慮阻力的話。。。感覺長什麼樣子都可以?棘皮動物(

好吧,在大氣層外航行的話散熱是一個大問題,所以表面上應該有各種散熱片吧


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