温室持续生产与质量盈亏分析¶
关联：Kerbalism issue #1073；Kerbalism4 设计讨论 #7。
1. 摘要¶
本文记录 Default 配置下温室生产模型变更及对应的质量平衡重标定；SSPX 通量按原版倍率同步缩放。
变更包含两项结果：
- 生产模型： 批次收割玩法替换为受环境与资源约束的持续 Food 产出。
- 质量经济性： 基线配置的干结构质量回收期代理值由约 150 Kerbin 年 降至约 5 Kerbin 年。完整发射质量结果取决于初装原料、储罐硬件、回收与 ISRU 假设。
2. 范围与假设¶
2.1 比较模型¶
单一数值无法描述所有飞船设计，因此本报告区分四种核算口径：
| 场景 | 仓储 Food 侧 | 温室侧 |
|---|---|---|
| 干结构代理值 | 仅 Food 资源质量 | 仅温室干质量 |
| 默认湿温室 | 仅 Food 资源质量 | 干质量加零件配置默认装载资源 |
| 代表性罐装 Food | Food、B9 储罐质量及摊销后的容器基础质量 | 默认湿温室 |
| 完整物流 | 储罐硬件及所有自 Kerbin 发射的消耗品 | 温室、缓冲储罐、回收/ISRU 硬件、供电及无法就地取得的原料 |
标题中的 5.05 年属于第一种口径。该数值排除了全部温室输入流及双方储罐硬件，不能视为完整发射质量盈亏点。
代表性容器场景采用 678 单位 Kerbalism 大型补给箱的 B9 Food 模式：基础质量 0.036 t，每单位 Food 的储罐质量为 0.000106275 t。选择其他容器会得到不同结果。
核算不计入 Oxygen 副产物和 scrubber 替代收益；另一方面，省略原料及回收硬件会偏向温室，因此干质量代理值并非整体意义上的保守上界。
2.2 干结构回收期定义¶
| 符号 | 含义 |
|---|---|
T_BE |
干结构回收期（Kerbin 日；换算为年时 ÷ 426） |
m_dry |
温室零件干质量（吨） |
m_dot_Food |
满负荷 Food 质量产出率（吨 / Kerbin 日） |
Kerbin 历法：426 日 / 年，21600 s / 日。
Food 质量密度换算：0.000281 t / 单位（与配置注释及 CRP 量级一致）。
船员 Food 需求参考：进食规则 0.1312141885 单位 / 餐 × 2 餐 / Kerbin 日 ≈ 0.2624 单位 / Kerbin 日 / Kerbal。
2.3 持续 Food 速率¶
n_dot_Food = crop_size * crop_rate # 资源单位 / 秒
m_dot_Food = n_dot_Food * 21600 * 0.000281 # 吨 / Kerbin 日
基线配置中，输入和输出速率随 Food 通量同步缩放。效率升级会有意改变这些比例：Efficiency1 提高 Food 而不增加物料输入；Efficiency2 同时提高 Food，并采用 input_rate_mult = 0.85。Oxygen 输出保持配置的基线速率。
3. 旧基线（变更前）¶
| 参数 | 数值 |
|---|---|
干质量 m_dry |
2.5 t |
crop_size × crop_rate |
≈ 0.138 Food / Kerbin 日 |
| 等效船员支持 | ≈ 0.53 Kerbal |
m_dot_Food |
≈ 3.9e-5 t / Kerbin 日 |
T_BE |
≈ 151 Kerbin 年 |
结论：即使采用干结构代理口径，在典型 career / 探索任务时长下仓储 Food 仍占优。温室具备功能产出，但质量回收周期过长，使其在多数工况下经济上不可用。
4. 已实现变更¶
4.1 生产模型¶
| 项目 | 规格 |
|---|---|
| 产出 | 模块启用且约束满足时持续产出 Food（及配置的副产物，如 Oxygen） |
| 收割界面 | 已移除（Harvest / Emergency Harvest / auto-harvest） |
| 船员需求 | 生产不要求船员在场 |
| 暂停条件 | 光照 / 气压 / 辐射不满足；输入不足；Food 仓储满（不可倾倒）；需要人工照明时 EC 不足 |
| 恢复 | 阻塞条件消除后自动恢复 |
| 合同地标 | 太空中首次产出 Food 时置位 space_harvest |
4.2 平衡参数（原版 kerbalism-greenhouse，Default）¶
| 参数 | 旧值 | 重标定 |
|---|---|---|
| 干质量 | 2.5 t | 1.5 t |
| 相对旧 Prototype 速率的 Food 通量倍率 | 1× | 18× |
| NH₃ / H₂O / WasteAtmosphere / CO₂ / O₂ 速率 | 旧值 | 18×（相对 Food 的化学计量不变） |
| 初装 NH₃ / H₂O / CO₂ 容量 | 旧值 | 18× |
| 初装 N₂ 容量 | 10,000 单位 | 10,000 单位（不变） |
灯光 ec_rate |
2.5 EC/s | 2.5 EC/s（不变） |
SSPX 温室模块相对原版的通量倍率保持不变：Food、对应输入/输出以及非 N₂ 初装容量均放大 18×。SSPX 零件干质量未重标定，因此其质量回收期不会与原版温室相同。
4.3 Career 零件升级¶
| 升级 ID | 科技节点 | 倍率 |
|---|---|---|
Greenhouse-Efficiency1 |
fieldScience |
food_rate_mult 1.25，ec_rate_mult 0.8 |
Greenhouse-Efficiency2 |
experimentalScience |
food_rate_mult 1.5，input_rate_mult 0.85，ec_rate_mult 0.65 |
后期升级取绝对值（不在中期升级上再乘一层）。
通配模块升级补丁在 ModuleManager :FINAL 阶段执行，晚于原版和兼容补丁添加 Greenhouse 模块的阶段，并应用到零件上的全部 Greenhouse 模块。
5. 结果¶
5.1 通量与干结构回收期¶
| 配置 | ≈ Food 支持船员数 | 干结构 T_BE |
|---|---|---|
| 重标定基线 | 9.45 | 5.05094 年 |
Efficiency1（food_rate_mult 1.25） |
11.82 | 4.04075 年 |
Efficiency2（food_rate_mult 1.5） |
14.18 | 3.36729 年 |
| 旧基线对照 | 0.525 | 151.528 年 |
基线干质量代理值恰好比旧值缩短 30 倍。
5.2 发射质量核算场景¶
当前原版温室默认装载 4,896 NH₃、81,000 CO₂、10,000 N₂ 和 198 H₂O。按 CRP 密度计算，这些资源合计 0.372306 t，默认发射湿质量为 1.872306 t。
| 核算场景 | 基线结果 | 含义 |
|---|---|---|
| 1.5 t 干温室 vs 裸 Food | 5.05094 年 | 稳定的平衡代理值；排除实际储罐与原料 |
| 1.872306 t 湿温室 vs 裸 Food | 6.30460 年 | 计入温室初装资源但不计 Food 容器，刻意非对称 |
| 湿温室 vs 摊销后的 678 单位罐装 Food | ≈ 4.02309 年 | 代表性的对称储罐比较；结果依赖容器选择 |
| 不回收且全部持续输入自 Kerbin 发射 | 无有限盈亏点 | 输入质量流率高于被替代的 Food 质量流率 |
在代表性罐装 Food 场景中，整箱装载形成阶梯函数：六个满载容器比湿温室轻，第七个则更重，对应离散转折约为 3.85 年。持续生产温室本身也要求正的 Food 缓冲容量；其缓冲硬件取决于飞船设计，未计入上述结果。
5.3 仅 Food 的任务时长参考¶
以下数值仅代表 Food 资源质量，用于通量参考，不是完整飞船质量比较：
时长 T |
Food 产出质量 |
|---|---|
| 1 Kerbin 年 | ≈ 0.30 t |
| 3 Kerbin 年 | ≈ 0.89 t |
| 5 Kerbin 年 | ≈ 1.48 t |
| 6 Kerbin 年 | ≈ 1.78 t |
| 10 Kerbin 年 | ≈ 2.97 t |
5.4 运行含义¶
- 在干质量代理模型中，5.05 年以下仓储 Food 更轻，以上则温室干结构更轻。
- 默认初装资源使单独温室侧的转折移至 6.30 年；Food 容器结构则会反向增加仓储补给侧质量。
- 若 NH₃/H₂O/CO₂ 需求全部作为持续消耗品发射，则不存在有限质量回收期。多年满负荷运行必须假定回收、船员 WasteAtmosphere、补给或 ISRU。
- O₂ 产出及 scrubber 替代可能改善系统级结果，但需要对整船生命维持系统单独建模。
6. 运行约束¶
满速率生产需同时满足：
- 光照 ≥
light_tolerance（自然光与/或人工光；人工光按ec_rate × ec_rate_mult消耗 EC） - 居住舱气压 ≥
pressure_tolerance（若配置） - 屏蔽后居住舱辐射低于
radiation_tolerance（若配置） - 配置的输入可用（含 WasteAtmosphere / CO₂ 组合规则）
- Food 存在正的可用容量
任一约束失败则过程暂停；条件恢复后自动继续。支持无人飞船。
7. 设计依据¶
- 过程对齐： 持续转换器与其他 Kerbalism 生命维持模块一致，并移除收割微操作（#1073）。
- 经济激活： 约 150 年的干质量代理值使零件实际闲置；重标定后的约 5 年干质量代理值将其置于长期空间站 / 殖民地 / ISRU 工况（见 #7）。
- 短任务保留仓储 Food 优势： 盈亏点未压至近零；阈值任务下仓储 Food 仍更轻，此为有意设计。
- 通量与干质量权衡： 提高 Food 速率（约 0.5 → 约 9.5 Kerbal 当量）是缩短
T_BE的主杠杆；干质量下调（2.5 → 1.5 t）为辅。模块定位为中型生命维持单元，而非低产出实验舱。
8. 局限与兼容性说明¶
| 主题 | 说明 |
|---|---|
| 原料核算 | 5.05 年代理值排除全部持续输入流；若全部输入均需发射，则不存在有限盈亏点。 |
| 碳源 | 匹配的 9.45 名船员只能提供配置所需 WasteAtmosphere/CO₂ 的约 39%；非宜居环境需要额外碳回收或补给。 |
| 储罐 | 默认温室装载 0.372306 t 资源；仓储 Food 也需要容器结构，4.02 年示例依赖具体容器。 |
| 协同收益 | O2 产出 / scrubber 替代未计入 T_BE（偏保守）。 |
| 存档迁移 | 已启用温室直接转为持续生产，无需收割；速率跟随新配置；干质量跟随当前零件定义。 |
| 第三方零件 | SSPX 通量倍率保留，但零件质量不变，因此不同零件的回收期不同。 |
| 零件升级 | 效率倍率通过在 :FINAL 阶段挂载的 PARTUPGRADE / 模块 UPGRADES 应用。 |