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第121章 代号:天枢星座
在这一切喧嚣中,林川本人依然保持着一贯的平静。
他隔绝了外部的这些声音,带领着团队推进量子电池技术的区域轨道平台验证。
此时此刻,林川正在办公室里和罗向东讨论的原型机的技术问题,关于连续充放电循环测试中暴露出的一个工艺细节。
罗向东说道:“微腔模块在第300次充放电循环后出现了约千分之三的性能衰减,衰减曲线呈现出微弱的非线性特征。”
思索片刻,他补充说:“我怀疑是微腔内部的有机分子在长期处于激发态后出现了极其缓慢的光化学降解,建议更换分子骨架上的一个侧链基团来提升光化学稳定性。”
“那明天就改。”林川的回答没有任何犹豫,旋即补充道:“首颗区域轨道卫星载荷要在3月份之前完成交付,时间不多了。”
林川转而看向旁边的沈雨欣吩咐:“通知一下航天科技集团那边,就说深蓝这边核心载荷模块的技术方案已经冻结,可以进入下一阶段了。”
沈雨欣点点头:“好的。”
两天后,上午9点,公司新总部3号会议室。
罗向东来得最早,随后是陆景、陈知意等项目组核心成员进入会议室。
不一会儿,林川也到场。
看到所有人都到齐了,他没有过多废话,把面前的一份文件翻开便直接切入正题。
“今天所要讨论的事宜,在座的各位或多或少都已经知道了,国家斥资600亿的区域轨道组网项目,军方和几个航天部门去年就已经正式立项。”
“我深蓝科技负责的任务是整个项目中最核心的部分,每一颗卫星上搭载的量子电池充能模块和无线激光输电系统,以及配套的太阳能光伏阵列。”
“换句话说,我们的东西是这颗卫星最核心的存在价值。”
“把太阳的能量采集下来,然后通过激光传输到地面上。”
“至于卫星的其他模块,姿轨控、通信、热控、结构平台这些由航天科技集团负责,我们只负责把自己该做的事情完成任务即可。”
说到这里,林川翻开文件的下一页,上面是卫星整体的技术架构分解图。
“整个区域组网的初期规划的是12颗卫星,部署在大约400公里高度的近地轨道上,可以实现对指定战区的不间断能源覆盖。”
值得一提的是,低轨道运行的卫星环绕地球一周大约是一个半小时。
理论上,针对单一坐标区域的能源不间断输送续航,最低只需要3颗卫星就能实现。
不过这样的容错率太低,而且每次只能有一颗卫星实时补能,如果实际任务需求要更多的能量支持就没辙了。
显然,部署的卫星数量越多,采集的总能量就越大,能干的事情也更多,容错率也更高。
林川接着说道:“其中前3颗试验星用于验证全链路技术,第1颗试验星已经明确了时间节点,在今年3月底之前完成全部模块的地面制造和联合测试,要求3月底具备发射条件。”
他的目光从文件上抬起来,扫过在场的与会者们:“算算时间,到3月底满打满算不到3个月,时间多紧凑不需要我来强调。”
过了片刻,罗向东翻开他带来的文件。
技术规格书的第一页上,印着第1颗试验星量子电池充能模块的一些核心指标。
包括充电时间飞秒级,储能时间不低于30分钟,充放电效率不低于75%等等,每一项指标后面都标了一个红色的星号,代表着这是硬性要求,没有讨价还价的余地。
“30分钟储能没问题。”罗向东说道:“去年就已经突破了半小时,12月份我们就已经把储能时间稳定在了31分钟左右,接下来的任务是提高循环的稳定性和工程化适配度。”
林川点点头,旋即看向陆景:“你这边的情况呢?”
陆景回答:“分子层面的问题是光化学稳定性,我们之前发现QB—103在长期循环后会出现千分之三到千分之五的性能衰减,衰减源我已经锁定了。”
他补充道:“就是分子骨架上的一个甲基侧链在反复激发态—基态循环中会发生极缓慢的均裂,产生微量的自由基导致局部的量子相干态退相干加速。”
林川询问:“解决方案搞定了没有?”
陆景点头:“找到解决路径了,就是把这个甲基换成三氟甲基,氟原子的电负性可以稳定侧链的碳骨架,从化学原理上掐断均裂路径。”
“新分子的合成路线我已经走通了,代号QB—104,合成产率比QB—103低了大概15%,但光化学稳定性预期可以提升至少两个数量级,第一批样品一周之内可以出来。”
片刻过后,同样来参会的文宾翻开自己的报告。
单线态裂变太阳能电池的量产良率在过去三个月里又有了显著提升,从最初的62%提升到了78%,单片电池的最高光电转换效率在实验室条件下稳定在82%左右。
大规模量产条件下的平均效率也已经突破了40%。
但林川今天关心的不是量产数据,而是另一个更激进的指标,“这次上星的太阳能电池,要用效率最高的批量,也即是光电转换效率不低于80%。”
听到这话的文宾愣了一下:“林总,80%的量产效率目前良率非常低,做100片能挑出三五片就不错了,成本会非常惊人。”
林川直言:“试验星不必考虑成本,它存在的全部意义就是在400公里的轨道上向地面证明一件事,从太空到地面的无线激光输电是可行的。”
把太阳能板送上太空本就不容易,现在的火箭运载成本也不支持大规模在太空部署太阳能光伏阵列。
这种情况下,当然要追求光电转换效率。
单位面积下采集的太阳能转换为电能的效率翻一倍,就能减少一半的载荷。
超80%光电转换效率的单线态裂变光伏板,配合量子电池储能系统,能够为地面设备提供持续稳定的能源。
试验星,就是用来给后面的所有卫星铺路的。
文宾沉默了片刻,然后合上了报告:“明白了,我回去之后立刻启动最高效率批量太阳能板子的专项筛选,保证在1月底之前把第一批交付件送到卫星总装现场。”
林川转向罗向东和陆景:“量子电池模块和激光输电模块,月底要完成地面联调测试。2月份送到航天科技集团的卫星总装车间,和卫星平台进行联合测试,3月底之前试验星要全部具备发射条件。”
他补充道:“这个时间表是军方和航天部门联合制定的,没有任何回旋余地。”
“明白。”
会议在一个小时之内就结束,林川把技术指标、时间节点和交付标准逐一交代清楚,每一个坐在会议室里的人领走自己的任务,然后各自散去。
在会后第二天,一个由深蓝科技、航天科技集团五院以及军方装备部门共同组成的联合项目组正式成立。
项目代号“天枢星座”,寓意不言自明,天枢星座的第一颗星,将为后续的整个天基能源网络指引方向。
联合项目组下设三个工作组:卫星平台组、载荷组、地面应用组。
卫星平台组由航天科技集团五院牵头,负责卫星的结构平台、姿轨控系统、热控系统和通信系统。
载荷组由深蓝科技牵头,负责量子电池充能模块、无线激光输电系统和单线态裂变太阳能电池阵列。
地面应用组由军方装备部门牵头,负责地面接收端设备、测试靶场和战术应用场景的验证。
林川亲自担任载荷组的技术总负责人。
天枢星座项目是量子电池技术从实验室走向工程化应用的第一个实战项目,技术链长、系统复杂度高、跨部门协调难度大。
任何一个环节出问题,都可能导致整颗卫星无法完成预定任务。
在这件事情上,林川决定还是选择亲自抓比较稳妥。
接下来的日子,他的工作时间被精确地切割成三块。
三分之一在新安城总部的Z—7实验楼,盯量子电池模块和激光输电模块的工程化推进:三分之一在航天科技集团五院的卫星总装车间,盯载荷与卫星平台的联合调试。
剩下三分之一用于公司的其它噬塑菌群、幽影作战服等项目板块。
Z—7实验楼的工作节奏也明显变得更快了。
罗向东把团队分成了三个班组,每天24小时不间断轮转。
陆景合成出了QB—104分子的第一批公斤级样品,并在一周之内完成了全套光化学稳定性测试。
陈知意则带领微腔工艺团队,将36层微腔堆叠模块的封装良率提到了80%以上,并在尺寸和接口标准上完成了与卫星载荷舱结构的适配设计。
到1月底,量子电池模块的地面联调测试全部完成,储能时间31分钟,充放电效率
76.5%,循环寿命测试在连续3000次充放电后性能衰减不到千分之一。
所有指标均达到或超过了技术规格书的要求。
与此同时,文宾那边也传来了好消息。
经过近平苛刻的筛选和测试,第一片交付件单线态裂变太阳能电池的光电转换效率达到了81.2%,在模拟太空环境的热真空测试中表现稳定。
第一批交付件共计36片高效率单线态裂变太阳能电池也在1月底顺利完成封装,由专车押运送往航天科技集团五院的卫星总装车间。
到了2月初,第一颗天枢星座试验星的三个核心模块在航天科技集团五院的超净总装车间里陆续就位。
这颗卫星的设计方案凝聚了联合项目组的大量心血。
卫星的轨道高度设置为420公里,这是一个经过精心计算的高度,既保证了卫星与地面之间的距离始终在500公里范围内,确保无线激光输电的传输效率不会因距离超出极限而断崖式下降。
又为卫星提供了足够稳定的轨道环境,使太阳能电池板能够持续稳定地采集太阳能量。
该卫星主要由三大模块构成。
模块一,量子电池核心组件。
这是整颗卫星的心脏,也被称为“能量中枢舱”。
内部搭载了由深蓝科技制造的量子电池模块,被安装在一个精密温控和电磁屏蔽的密封舱体内,舱体内部填充了惰性氮气,温度恒定在25℃,振动幅度控制在微米级别。
与量子电池直接相连的是无线激光/微波输电系统的发射端,该设备的内部集成了高精度激光/微波发射阵列和配套的瞄准跟踪系统,能够以极高的空间分辨率将能量以不可见光波段激光/微波的形式精确投射到地面接收端。
模块二,单线态裂变柔性太阳能电池阵列。
这是整颗卫星的能量来源,文宾带队的小组交付的超高效率太阳能电池被封装成柔性组件,总面积达到了惊人的3500平方米。
这相当于半个标准足球场的大小。
在地球轨道上,每平方米面积上接收到的太阳辐射功率约为1370瓦。
按照80%的光电转换效率计算,整个太阳能电池阵列在轨实际发电功率约为3836kW。
这意味着,这颗卫星在阳光下每分钟可以产出约63.9度电,换成24小时就是9.2万度。
这个数字足以支撑约3800户普通家庭同时连续用电,或者让76000个100W的灯泡同时
点亮1小时。
足以驱动约19辆功率200 kW的电动汽车以120km/h的速度持续行驶1小时,或者充满约127个标准家用电动车电池包。
即便经过400公里无线传输造成的能量损耗,按该距离70%的能量损失来保守估算,每分钟能传输到地面的电量依然有19.2 kWh,持续供电功率约为1150 kW。
它依然是一个强大的移动能源,虽然无法驱动像万吨级驱逐舰相控阵雷达那样的超级耗电大户。
但足以成为战术激光武器、大型战场雷达、前线指挥基地以及地面隐形作战服的能量核心。
模块三,桁架结构。
由于3500平米的太阳能电池板在折叠状态下依然占据巨大的体积,而且展开后需要极其坚固的支撑结构来维持姿态稳定,桁架被单独设计为一个独立模块。
桁架由高强度碳纤维复合材料和钛合金节点组合而成,自重约6吨,设计展开精度达到毫米级,能够在太空极端温差环境下维持太阳能电池板的精确指向。
黑科技:从单兵隐形装备开始
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