全国范围内,所有与航天、材料、生物、控制相关的顶尖科研院所和专家团队,都接到了那份盖着红色印章的最高优先级动员令。
人、财、物,一路绿灯,要什么给什么。
在京郊的一处秘密设计基地里,一个由数百名顶尖专家组成的“天宫”联合设计团队,在短短半个月内就组建完毕。林凯被正式任命为项目总顾问,与载人航天工程总设计师杨振华一起,共同主持整个空间站的设计工作。
林凯那超越时代的“模块化”设计理念,成为了整个“天宫”计划的灵魂。
“我们不追求一步到位,我们要像搭积木一样,先把最核心的‘天和’核心舱送上去,让空间站有个‘大脑’和‘躯干’。然后再发射‘问天’和‘梦天’两个实验舱,给它装上‘左膀右臂’。未来技术成熟了,我们还可以继续扩展,对接更多的舱段,让它不断成长!”
在这种思想的指导下,整个设计工作进展得异常顺利。
航天系统的专家们,在总体设计、结构、推进、能源、热控这些传统强项上,展现出了极高的专业水平。
在李月带领的结构力学团队和“夸父”超级计算机的辅助下,推进舱、资源舱、实验舱等各个舱段的详细设计蓝图,被一张张高效地绘制出来。每一个舱段的重量、功耗、接口标准,都被精确地计算和定义。
整个团队都沉浸在一种高昂的、充满创造力的激情之中。仿佛那个遥不可及的太空之家,已经在他们的笔下和屏幕上,初具雏形。
然而,当项目推进到最核心、也是最艰难的部分时,那股看不见的、冰冷的南墙,再次出现在了所有人面前。
再生式生命保障系统。
这个代号“生保”的系统,是决定“天宫”能否实现航天员长期驻留的命根子。
负责这个子系统的,是航天领域德高望重的泰斗级专家,冯敬亭,冯老。他带领着一个近百人的团队,不眠不休地扑在这个难题上。
他们把整个生保系统,拆解成了十几个关键的子模块。
尿液处理与净化系统。
水汽冷凝回收系统。
电解制氧系统。
二氧化碳去除系统。
微量有害气体捕获系统。
……
一个一个地攻关下来,他们惊讶地发现,以华夏如今的工业能力,单独制造出这些设备,其实并不算太难。
冯老的团队利用最新的反渗透膜技术,造出的尿处理系统,净化效率甚至比文献里提到的ISS早期型号还要高。
他们利用分子筛技术,研发的二氧化碳吸附装置,性能也相当不错。
但是,问题来了。
当他们尝试将这些单独看都还不错的子系统,连接在一起,组成一个完整的、封闭的循环系统,并进行计算机模拟时,灾难发生了。
“报告冯老!第三套整合方案,模拟运行失败!”
“失败原因?”冯老顶着布满血丝的眼睛,嘶哑地问道。
“系统……系统在模拟运行到第73个小时的时候,二氧化碳浓度出现无法抑制的累积,超过了安全阈值。同时,水循环系统的酸碱度开始异常波动,导致电解制氧效率急剧下降,最终系统崩溃。”
又失败了。
冯老疲惫地揉着太阳穴,看着屏幕上那条代表二氧化碳浓度的、陡峭上扬的红色曲线,心中一片冰凉。
这已经是一个月来的第十三次失败了。
他们发现,将这些子系统粗暴地组合在一起,根本行不通。这是一个极其复杂的动态生态系统,牵一发而动全身。
比如,电解制氧系统会产生副产品氢气,这些氢气必须和二氧化碳通过萨巴蒂尔反应,重新生成水和甲烷,才能让水资源实现闭环。但这个反应的效率,又受到温度、压力和催化剂活性的影响。
而航天员的活动,又是一个巨大的变量。他什么时候睡觉,什么时候吃饭,什么时候运动,都会导致他呼出的二氧化碳量和排出的水汽量发生波动。
任何一个微小的扰动,都有可能引发整个系统的“蝴蝶效应”,最终导致崩溃。
“我们缺少最关键的东西。”在一次深夜的技术分析会上,冯老看着同样一脸憔憔悴的团队成员,一针见血地指出了问题所在。
“第一,我们缺少一套能够应对各种扰动、实现系统自我恢复平衡的‘动态控制算法’。这套算法,是ISS几十年来,通过无数次太空实验和地面测试,用几百亿美元和无数工程师的头发,一点点‘喂’出来的。我们没有这些数据。”
“第二,我们缺少应对意外故障的‘系统冗余’设计经验。哪个部件最容易坏?坏了之后对整个系统影响多大?备份系统应该怎么设计?这些都不是靠拍脑袋能想出来的