地球母亲的节日
您当前的位置:首页 -> 科普作品 -> 地球母亲的节日
《地球母亲的节日》小说网上连载26--故障分析
日期:2013-11-25
中国航天局在北京西山会议中心召开紧急会议,邀请全国相关领域最具权威的专家学者进行 “夸父一号”的故障分析工作。会议进行了整整十天。经过对遥测数据的分析,最终得出结论, “夸父一号”的故障原因主要是:
    其一,飞船抗辐射层未能有效阻隔太空高强度辐射,使得飞船舱内辐射强度上升至正常情况的三倍以上,危及宇航员的生命安全,致使宇航员昏迷死亡,也可能导致了飞船材料失效,机构失灵。
    其二,强烈的宇宙辐射对飞船导致了极强的电磁干扰,超过了飞船电子系统抗干扰极限,导致飞船大量控制仪器功能紊乱。这表明飞船控制系统、电子设备在抗电磁干扰方面需要进一步提高可靠性。
    其三,飞船储备动力不足,表现在当超高速太阳风与飞船作用时,飞船变轨动力不足,没能实现变轨、返回地球。传统液体氢氧推进剂无法解决上述问题。
    其四,传统无线电波通讯方式与行星际太空相比信号滞后二十分钟以上,对紧急情况的处理带来障碍。
    当然还有其他问题,如真空中密封可靠性问题,宇航员长期失重营养单一,人体生理机能退化问题等等。以上四条是导致故障的主要原因。这四大问题的每一个要想彻底解决都非易事。大会作出决定:
    1、由中国月球科学城进行飞行器抗辐射能力的攻关,要求飞船至少能抵抗此次罕见强度的太空辐射,项目负责人为楚玄教授。
    2、由中国航天局太空飞行器研究院和运载火箭研究院共同开展飞船及运载工具各系统的可靠性复查工作,查找薄弱环节,增强冗余设计,使电子系统、机械系统总体可靠性达到99.9999%。全部故障现象实现地面归零,宁可推迟发射,也决不能把隐患带上天。
    3、由萧逸群挂帅,由中国能量场研究中心和月球科学城承担飞船动力储备攻关,要求飞船动力储备达到飞行任务的四倍以上,瞬时动力达到抵抗此次太阳风冲击的两倍以上。
    4、加强宇航领域与天体物理领域的合作,防患于未然。
    科学家最头痛的最后一个问题一时无法解决。没人能有把握地说:自己能造出超越光速的通讯设备。
    中国宇航局局长田原提出辞职申请。他觉得自己盲目决断,提前一年实施 “夸父一号”计划,结果导致了惨痛的失败。众人竭力挽留,劝慰他说:此次事故主要原因是意外情况的发生,国外同行同样遭受了打击。总理亲自出面勉励田局长从哪里跌倒就从哪里爬起来,重振中国航天雄风。田原局长这才重新抖擞精神,全力以赴地投入 “夸父二号”的指挥工作中。
    五月二十四日下午会议结束,萧逸群正准备离开北京飞往酒泉,有一位名叫李耳的人求见。萧逸群不认识此人,心想:此人如此急切要见我,可能有要事。于是接见了他。
    一见面才发现,李耳是位三十挂零的年轻人,身高一米八零左右,面长而瘦,颧骨突出,鼻高唇薄尖下颏,二目如电。萧逸群觉得此人面相很奇特,那两只耳朵似乎与众不同,有些尖,不是半圆形,象是猫耳。
    坐在萧逸群对面的沙发上,李耳说: “萧老,我专程赶来请你帮助获得上级资助开展一项新研究的 。”
    此人单刀直入,说话爽快,正对萧逸群的脾气。他听李耳说道:
    “我知道这次飞船出故障时,地面与飞船联系遇到了巨大困难,因为电磁波以光速传播至飞船需要二十分钟。不知国防科工委有何相关解决措施 ?”
    “目前无法解决,你有什么建议 ?”
    “我是搞生物工程研究的。我认为解决这一难题的途径之一在于利用人类的心灵感应现象。我对常志坚、常志斌兄弟俩之间发生的事情特别感兴趣,您能否告诉我,在事件发生前,常志斌是否先听到了他孪生哥哥发出的信息 ?”
    “是的,我也一直在思考这个问题,常志斌当时产生的预感与后来传回的情况惊人的相似。我们正准备提交一份报告供中国人体科学界研究 。”
    “我认为常志斌不是预感,而是人类的心灵感应。给我准确的记录,我有把握得出结论,他发生感应与常志坚发出信息是同步的。我希望您能支持我获得政府资助开展人类心灵感应的研究。我是个无名小卒,但我从事这方面的业余研究已经有十八年了 。”
    “这么长时间 ?”
    “是的。从我十四岁时我就对此着迷。我打过多次报告,但全部石沉大海,原因是,以前资助过此类研究,没有获得任何重大进展,政府决策者认为目前没有必要继续这方面的研究。另外可能因为人微言轻,我在山东郓城搞生物工程研究,职称是副研究员。我坚信人类的心灵感应是超光速的。心灵感应是人类的一种潜能,在有亲缘关系,尤其是各方面都很接近的孪生子之间这种现象更为明显。人类目前还不能开发利用这种潜能,但系统研究后可能就不一样了。如果用克隆人进行实验效果会更好。我已经对一百三十几对孪生儿进行了实验,实验结果是令人鼓舞的 。”
    萧逸群说:“这种实验以前也有人做过,你必须能够证明你在五年内可以取得阶段性成果,我才能有把握说动政府一些官员支持你的研究 。”
    “我有一系列方案,最简单的一个是,培训同卵后代或同细胞克隆人共同学习一些思维规则,然后让他们进行远距离心灵通讯,我们用脑电波翻译系统同时对两人进行监测,这样就能保证实验的科学性 。”
    “李耳先生,你这个想法很好,我正建议政府秘密开展此项研究。你如果想参与进来就必须放弃很多个人自由,因为你可能卷入国家最绝密的研究中去。你的意见呢 ?”
    “萧老,我李耳三十二岁了,仍然孤身一人,我早已决定投身此项研究,能让我早日全力以赴投入自己多年奋斗的研究任务中,我会觉得如鱼得水,有啥舍得舍不得的?我周围的人说我不正常,我索性把自己的耳朵变得与众不同。生物工程早就干下了不少惊世骇俗的事,可是人类对研究人体自身仍有许多顾虑。我这耳朵每年一变,可以变成猫耳、兔耳、牛耳、驴耳、猪耳、羊耳。这没啥大不了的。现在青年人喜欢标新立异,我这项发明说不定会引来不少客户呢 。”
    萧逸群心中纳罕:这李耳果然是个怪人,怪人总有怪癖,只是怪人别变成狂人,或者怪才为狂人所用。他问道:“你研究心灵感应之后打算干什么 ?”
    “把它应用于星际航行的通讯,如科幻小说里写的那样。但我的目标是探讨人类意识的本质。如果心灵感应是超光速的,那就意味着存在另一个世界——超光速的世界。超光速世界与我们同在,可是我们对它却一无所知。我的余生会投入到这方面的研究中 。”
    萧逸群赞许地点点头。李耳有如此远大的追求,除了他关心的事别无所求,他早已大智若愚,恬淡无虑,这样他才可能全身心投入研究。科学研究正需要这样的科学”狂人”。事实上,这种癫狂是一种精神状态,有利于激发人类的智慧和潜能。萧逸群自己就经常进入这种状态解决棘手问题。一个人精力有限,他想考虑的问题太多,但顾不过来。想到此,他说:“李耳先生,你和我一起去见赵主任,他会安排人协助你开展工作 。”
    事后,国防科工委赵主任委派李耳进行中国绝密的心灵感应及人脑潜能研究。李耳从此在世间消失了,直到数年后地球面临大劫难时才露面,大显身手。
    五月二十六日,萧逸群飞往月球,投入到飞船新型动力的研究中。
 
 
光子发动机的诞生
 
    萧逸群回到中国月球科学城的当天就开会布置技术攻关工作。真敏童、肖何红叶、孟星语三个学生也旁听了会议。他们三人的个子在过去三年中长高了许多,比一些成年人还高。看来月球的弱重力环境对提高人体身高确有奇效,他们在身体重要发育期长期生活在月球上,身体增高更明显。三人在月球科学城良好的学术氛围下学业进步神速,他们已经在学习大学课程了。等他们完成大学学业,并完成一个有意义的课题后,将继续攻读硕士和博士学位。
    从身边的科学家那里他们受益良多。这儿的大人们很喜欢他们,不过现在不再把他们看作小孩子了——他们已经成为平等的学术讨论者。大家都知道,这三个小青年年龄虽小,可是思维敏捷活跃,往往能提出十分棘手的问题。
    月球科学城里的三十多位科学家出席会议。人们全都身穿白色工作服。
    萧逸群教授简要介绍了中国航天局的会议决定,很快就转入正题,让大家各抒己见,对两个攻关问题发表意见,然后要在三天内拿出攻关方案。
    萧教授说: “任务重大,时间紧迫,我们月球科学城的技术攻关直接关系到中国航天星际航行的进程。上级要求:最迟要在2049年火星发射窗口之前三个月,完成 “夸父二号”的新型动力攻关和超级辐射防护攻关。也就是说,我们必须在2049年4月前完成任务!”
    王书记说:“大干三百天,完成双攻关!这就是我们面临的形势!我这个书记在此宣布,我将和基地全体科研人员一起,全心全意地为你们服务,鞍前马后尽管吩咐!你们重任在肩,要全力以赴投入战斗,我们政工后勤人员将消除你们的所有后顾之忧。我相信,我们大家团结一心,一定能不负国家重托,一定能圆满完成任务!”
    会后,萧逸群和楚玄教授分成两个课题组进行攻关方案的详细论证。灾难往往导致突变,压力往往激发新思路。中国航天正是在这样的压力下飞速进步着。
    萧逸群吩咐下去,让几位博士论证液氢液氧发动机和核动力发动机的性能极限。他的脑子飞速旋转着。十几个小时了,他一直坐在办公桌前,脸绷得紧紧的,越发显得消瘦了。他的豆儿点眉间或抖动一阵,随即他在纸上记下一些符号、公式,画下一些图形。若不是工作人员提醒,他一天最多只吃睡醒时的一点东西。
    今天是六月一日,萧教授已经连续工作了十几个小时。真敏童和肖何红叶吃过晚饭来看萧教授,却见萧教授关着门,门上挂着”请勿打扰”牌。负责送饭的一位小姐站在门外干等着。她知道萧教授的脾气,若是在他集中精力思考问题时打扰他,他会大发雷霆的。红叶和真敏童也不敢冒然闯入。萧教授的保健医生也赶了过来。他见萧教授已经连续工作了将近一天,想当面劝他注意饮食和休息,劳逸结合,切勿操劳过度,要知道,萧教授已经是七十多岁的人了。李医生见了”请勿打扰”的牌子,也不敢闯入。
    真敏童和红叶有好多话想问萧教授,可是两天过去了,一直没找到机会。真敏童凑到门边侧耳听里边的动静,听到萧教授似乎在画图,又停了一会儿,只听里边啪的一声响,好象萧教授一推椅子站了起来。真敏童按下门铃,萧教授见是真敏童和红叶,便同意他们进来。女服务员和李医生也跟近来了。
    萧教授说:“李医生,你不必劝我,我这就吃饭了。把饭搁这儿,你们俩走吧,我和我的学生有事要谈 。”
    李医生只说了句 “萧总保重身体,注意休息”便退了出去。
    萧教授喝着保温小餐车上的汤问:“你们俩有什么事 ?”
    “来看看你。还有,我有一个新想法,想听听你的意见 。” 真敏童说道。
    红叶说:“老师,今天是六一节,你知道么 ?”
    “哦,六月一号我是知道的,只是忘了还要给两个孩子过节!”
    三人笑了起来。
    “老师,你画的这些图什么意思啊 ?”
    真敏童看着电触屏。这种电触屏用静电笔画图,电笔过处显出清晰的痕迹,其他地方仍是匀称的底色,画过的地方用电板擦一擦就恢复原状。电触屏的一切过程都可以直接存储起来,使用起来非常方便。萧教授的电触屏是墨绿底色,上边用静电笔画出一个多种色彩的复杂图形。
    “这是我正在琢磨的新型飞船发动机,可以起名叫 ‘激光核聚变超导约束光子发动机’ 。”
    “光子发动机?咱们能造出来吗?不是有人说,光子发动机三十年后才可能诞生么 ?” 真敏童问。光子发动机在科幻小说里早已是寻常技术了,科幻小说家们正热衷于时空变换机的描写。以光子发动机推动飞船以光速穿越太空对他们而言早已是老掉牙的东西了,但至今人类仍未能实现它。科技实际和科学幻想就有这么大的差距。
    “我们可以试试!” 萧教授兴奋地端着饭碗站了起来,用筷子指着屏幕说:“我们用激光引发核聚变链式反应,发射出近乎光速的高能射线,用超导体形成强大的磁场,约束这些射线逆飞船飞行方向喷出,飞船就会获得足够的推动力。将来,装备这种发动机的飞船可以在十天内往返火星 。”
    红叶惊叫道:“这么快!”
    真敏童瞪大了眼睛,问道:“实现起来容易吗 ?”
    萧教授放下筷子说:“激光引发的瞬态核聚变早在上个世纪就获得了成功,只是多年来未能找到有效的手段控制核聚变持续稳定地进行。以前飞船有用核动力飞行的,象美国的光子60号,用的是核裂变,将裂变能转化为电能,用作飞船动力 。”
    真敏童说:“用的是电场微粒加速技术吧?咱们国家为什么没采用呢 ?”
    “核裂变设备庞大,维护复杂,污染严重,不可靠的因素很多,提取核燃料的费用也很高昂,相对液氢液氧推进技术只能提高效率百分之六十。一部分能量用于建立电场,加速带静电的微粒,微粒喷射出去,获得推动力。其实,喷出去的微粒速度比光速差三个数量级呢。综合评估,核裂变发动机对于星际航行并非理想选择,所以咱们国家没有应用这项技术 。”
    “所以你考虑用核聚变 ?”
“是的,世界各国都对核聚变投入大量力量进行研究。咱们国家的激光核聚变技术早在三年前就已经跨入世界先进行列。我们可以用红宝石激光器激发氢的同位素氘、氚发生持续稳定的聚变发应,聚变反应放出伽玛射线和X射线,射线的速度可以达到0.9倍光速。以前这种辐射能只得到了很有限的应用,人们只是把它引出来进行高能辐射研究,还要设法防止它的辐射危害。现在,我们换一种思路,把核聚变产生能量的一部分化为电能送到超导系统中,这红色的部分就是超导系统。超导系统产生巨大的电流,超导环中产生强大的磁场,一方面对辐射粒子产生约束,另一方面对它们沿预定方向进行进一步的加速,预计可以达到0.9倍光速。利用这样高速的粒子产生反冲力,发动机才是名副其实的光子发动机!激光核聚变激励系统比核裂变系统小多了,不到核裂变系统的十分之一,所需燃料氘和氚比核裂变的原料要便宜得多。地球上这种原料很丰富。 “夸父二号”一次火星飞行只需要10公斤核聚变燃料就可以应付 “夸父一号”所遭遇的问题了。飞船单单利用聚变能,在真空中能够在两天的时间内保持2.5地球重力加速度,最高加速度可以提高到四倍于上次超强太阳风的推力。当然,实现起来有一定的难度,不过并非不能克服。这种动力和常规动力结合是最佳方案,你们明白吗 ?”
“你是说脱离地球引力时用常规动力,真空中遭遇紧急情况时或者想缩短飞行时间时用核聚变光子发动机 ?” 真敏童回答。
“对,能说出原因么 ?”
“地球附近有很多飞行器,用核聚变光子发动机可能会对它们造成危害 。”
“对,那么强的粒子流打到飞行器上就象是激光武器打上去一样。另外真空中使用它,可以极大地简化超导系统和核聚变系统的冷却装置和其他周边装置。明白吗 ?”
“太妙了!你是说光子发动机直接利用了真空的超低温 ?”
“对!对!正因为真空的温度接近绝对零度,核聚变装置的冷却循环系统才能够非常非常地简化!这蓝色部分就是冷却循环系统。要知道,地面核聚变装置中有相当大的部分都被冷却系统占去了。真空中,核聚变产生的热能与冷却液交换后,冷却液温度上升,一方面供给飞船使用,多余的部分直接流入与真空相连的导热板,在那里高温液可以很高效率地冷却下来,然后投入循环使用。
“还有,目前超导材料的工作温度不能超过300K,即27度。地面上同样要有一大套设备保证它在低温工作,超导系统越是接近绝对零度,超导特性越是纯粹,能量密度也就越高。我们让超导系统直接与真空接触,同样简化了周边系统。所以,核聚变光子发动机并不会很大,完全可以做得与 “夸父一号”的推力系统一样大小,甚至更小些。同时它的燃料储存体积可比传统燃料小得几乎可以忽略了。真空也是一种能量,一种很有用的能量!哈哈哈!” 萧教授手扶着电触屏上的光子发动机原理图,得意地笑起来。
这番话让真敏童深为叹服。红叶听得很兴奋,她倒了三杯饮料说:“老师,您今天有这么重大的发现,应该庆贺一下!”
“好!这个六一过得好!你们知道不知道,我是六一节后半夜出生的,生日是六月二号。说来也怪,每逢生日前后我总会有一些好想法的 。” 萧逸群说。
“呀,老师你的生日到啦!祝您生日快乐!我们给您定个蛋糕吧!”
“乖丫头!我偏不喜欢蛋糕!” 萧逸群说。
“那你喜欢什么 ?”
“你们俩告诉我,这一段都有什么新想法 ?”
红叶说:“我正抓紧学习功课。想学的东西太多了,我只嫌时间不够!”
“光学习还不够,还要消化,要质疑,要提出自己的想法。敏童,你呢 ?”
“我正想请示您,我是否可以做 ‘宇航员超重抵抗系统’的研究 。”
“说清楚点儿 。”
“宇航员长期处于超重状态,身体会产生许多不良反应。如果超重太大的话,人体很难承受。其实,这个障碍让许多人不敢进行宇宙航行。我想可以设计一套超重均衡系统,让一般人也能承受十倍重力加速度,并且行动自如 。”
真敏童的话让萧逸群有点惊讶,他好奇地问:“你怎么做 ?”
真敏童说:“让人体处于与人体等密度的液体中就可以了。液体将加速度产生的力以水压力的形式作用于人体,带动人体随飞行器飞行。液体产生的力是均匀作用于人体的,你看——”
真敏童拿起静电笔在电触屏上写下一个式子。
“液体压强P=ρg h,地球上这个g就是重力加速度。人体所受压力应该等于压强乘以体表面积,即F=P*S=ρg h S。当液体在太空中飞行时,公式中的g应该用飞船的加速度a来取代 。”
红叶问道:“飞船没有加速度时,那人在液体中所受压力就是零了!”
“当然 。” 真敏童说:“现在好办了!目前宇航员在飞船超重飞行时是捆绑在座椅上的,受力是人体质量乘以飞船加速度,但受力面积不足人体表面积的二分之一。在液体中则是整个体表受力,受力大小同样为人体质量乘以飞船加速度,但受力面积扩大为原来的两倍以上,人体感受到的压强变为原来的二分之一。在一定范围内人体敏感的是压强而不是总压力,所以处于与人体等密度的液体中,原本可以承受四个g的人就可以承受八个g,咱们的宇航员肯定可以承受20个重力加速度!你说对不对,老师 ?”
萧逸群满意地点点头,说道: “这个想法很好。你们知道么?早在上个世纪上半叶航天飞行刚刚起步时,就有科学家为解决超重对人体的影响,提出了你所说的方案 。”
“啊?!”真敏童傻了眼。他多日来一直为自己得到这样好的想法而兴奋不已,没想到又让古人占了先!真真遗憾!
“你先别叹息。这个想法未能得到重用,原因是迄今为止,人类航行的加速度要么只有很短的一段时间,要么量值不大,宇航员经过训练可以承受。你们清楚,把载荷从地面送入太空成本很高,所以航天工业一直把精减质量作为一项重要任务。宇航员进入全浮液中就要增加相当重的一部分设备,所以没人考虑它。现在情况不同了,我们可能使用光子发动机。如果人类想以更短的时间往返火星,那我们就不能只凭初速在太空滑行,我们必须中途加速,并且可能要长时间加速。现在是研究它实施它的时候了!我正要布置这项工作 。”
真敏童听到自己的想法又有了研究价值,嘴角泛起了微笑。他说:“老师,我的想法是,宇航员不仅仅呆在全浮液中躲避超重,他们还可以在全浮液中自由活动,完成各种工作!超重对他们的相对运动产生不了多大影响!”
萧逸群正要提醒真敏童这一点,没料到真敏童已经想到了。
红叶却不大明白。她问道:“为什么没多大影响 ?”
“因为人体与液体密度相同,随液体整体加速,不会产生附加运动。也就是说,在飞船加速时,人在全浮液中不会因外界加速度而相对流体漂动,人体相对于液体是静止的 。”
“哦,我明白了!这样一来,人如果在流体中用力,就会打破力平衡,实现预定动作 。” 红叶说。
“对极了!所以,如果把控制器固定在全浮液中,宇航员就可以在飞船加速时自如地完成任务了。这对处理紧急情况是很有利的!”
萧逸群拍着真敏童的肩膀说:“好啊!看来你已经想得很周到了。你想把它作为自己的毕业课题 ?”
“是的,您看行吗 ?”
“可以。只是这个题目太大,你一个人干不了。我看你做总体设计和理论分析工作,红叶做内外控制器连接部分,全浮液我另派专家研制。告诉你们吧,我还想让全浮液担当起抗辐射的重任呢!飞船高速飞行时,相对于低速飞行所受的辐射会增加好多倍!就象在小雨中慢走感觉是小雨,可快速跑起来时每分钟打到身上的雨点会增加一样。不解决这个问题可不行。我可得给楚教授那儿再加点码了!人体呆在流体中,让流体吸收衰减太空辐射应该是很有效的。全浮液的事你们就不用管了。我让两位博士辅导你们。你们完成了这个课题,大学就毕业了。我不给你们定下最后期限,不过,如果你们想在 “夸父二号”上验证自己的设想,那就只有二百多天的时间 。”
 “老师,只要给我足够的条件,我保证提前完成任务 。” 真敏童说。
 “先别吹牛!工程问题很实际,理论推导错一点可以纠正,工程上错一点就可能意味着灾难。你有想法是一回事,实现时就会发现各种困难。这个课题交给你们俩,对你们是一个很好的锻炼机会。你们要多学些东西,要善于利用前人的成果 。”
真敏童和肖何红叶频频点头。
看萧教授又要工作了,两人向外走去。刚走出门,红叶说:“喂,咱们忘了问志斌家和若兰阿姨的情况了!”
他俩壮了壮胆,敲门进来。红叶问:“老师,你知道若兰阿姨和常志斌叔叔现在怎么样了 ?”
 “我不太清楚。你们直接往他们家里打电话吧。你们出去后把牌子挂上 。”
真敏童和红叶轻轻关上门,把”请勿打扰”牌子挂在门上。
萧逸群教授又投入了紧张的工作之中,他总有干不完的事情。正如他所说,每逢自己生日前后,他都有很多想法,脑子非常活跃。他总是以丰硕的劳动成果来纪念自己的生日。
真敏童和红叶说笑着向通讯站走去。他俩一直很关心若兰阿姨的情况。看到自己喜爱的人遭遇不幸是很痛苦的。他们拨通了电话,输入三级密码,终于和若兰联系上了。若兰怕别人打搅,所以家里的电话设置了三层密码保护,不是最亲近的朋友不会闯入第三级的。得知若兰已经完全恢复,很快就会回到广寒宫时,两人很高兴。
了却了这桩心事,真敏童、红叶和所有其他科研人员一起,投入到攻关战中。
 

 
 

先进制造所 张文武