第123章 代號:天樞星座
在這一切喧囂中,林川本人依然保持著一貫的平靜。
他隔絕了外部的這些聲音,帶領著團隊推進量子電池技術的區域軌道平台驗證。
此時此刻,林川正在辦公室里和羅向東討論的原型機的技術問題,關於連續充放電循環測試中暴露出的一個工藝細節。
羅向東說道:「微腔模組在第300次充放電循環後出現了約千分之三的性能衰減,衰減曲線呈現出微弱的非線性特徵。」
思索片刻,他補充說:「我懷疑是微腔內部的有機分子在長期處於激發態後出現了極其緩慢的光化學降解,建議更換分子骨架上的一個側鏈基團來提升光化學穩定性。」
「那明天就改。」林川的回答沒有任何猶豫,旋即補充道:「首顆區域軌道衛星載荷要在3月份之前完成交付,時間不多了。」
林川轉而看向旁邊的沈雨欣吩咐:「通知一下航天科技集團那邊,就說深藍這邊核心載荷模塊的技術方案已經凍結,可以進入下一階段了。」
沈雨欣點點頭:「好的。」
兩天後,上午9點,公司新總部3號會議室。
羅向東來得最早,隨後是陸景、陳知意等項目組核心成員進入會議室。
不一會兒,林川也到場。
看到所有人都到齊了,他沒有過多廢話,把面前的一份文件翻開便直接切入正題。
「今天所要討論的事宜,在座的各位或多或少都已經知道了,國家斥資600億的區域軌道組網項目,軍方和幾個航天部門去年就已經正式立項。」
「我深藍科技負責的任務是整個項目中最核心的部分,每一顆衛星上搭載的量子電池充能模組和無線雷射輸電系統,以及配套的太陽能光伏陣列。」
「換句話說,我們的東西是這顆衛星最核心的存在價值。」
「把太陽的能量採集下來,然後通過雷射傳輸到地面上。」
「至於衛星的其他模塊,姿軌控、通信、熱控、結構平台這些由航天科技集團負責,我們只負責把自己該做的事情完成任務即可。」
說到這裡,林川翻開文件的下一頁,上面是衛星整體的技術架構分解圖。
「整個區域組網的初期規劃的是12顆衛星,部署在大約400公里高度的近地軌道上,可以實現對指定戰區的不間斷能源覆蓋。」
值得一提的是,低軌道運行的衛星環繞地球一周大約是一個半小時。
理論上,針對單一坐標區域的能源不間斷輸送續航,最低只需要3顆衛星就能實現。
不過這樣的容錯率太低,而且每次只能有一顆衛星實時補能,如果實際任務需求要更多的能量支持就沒轍了。
顯然,部署的衛星數量越多,採集的總能量就越大,能幹的事情也更多,容錯率也更高。
林川接著說道:「其中前3顆試驗星用於驗證全鏈路技術,第1顆試驗星已經明確了時間節點,在今年3月底之前完成全部模塊的地面製造和聯合測試,要求3月底具備發射條件。」
他的目光從文件上抬起來,掃過在場的與會者們:「算算時間,到3月底滿打滿算不到3個月,時間多緊湊不需要我來強調。」
過了片刻,羅向東翻開他帶來的文件。
技術規格書的第一頁上,印著第1顆試驗星量子電池充能模組的一些核心指標。
包括充電時間飛秒級,儲能時間不低於30分鐘,充放電效率不低於75%等等,每一項指標後面都標了一個紅色的星號,代表著這是硬性要求,沒有討價還價的餘地。
「30分鐘儲能沒問題。」羅向東說道:「去年就已經突破了半小時,12月份我們就已經把儲能時間穩定在了31分鐘左右,接下來的任務是提高循環的穩定性和工程化適配度。」
林川點點頭,旋即看向陸景:「你這邊的情況呢?」
陸景回答:「分子層面的問題是光化學穩定性,我們之前發現QB—103在長期循環後會出現千分之三到千分之五的性能衰減,衰減源我已經鎖定了。」
他補充道:「就是分子骨架上的一個甲基側鏈在反覆激發態—基態循環中會發生極緩慢的均裂,產生微量的自由基導致局部的量子相干態退相干加速。」
林川詢問:「解決方案搞定了沒有?」
陸景點頭:「找到解決路徑了,就是把這個甲基換成三氟甲基,氟原子的電負性可以穩定側鏈的碳骨架,從化學原理上掐斷均裂路徑。」
「新分子的合成路線我已經走通了,代號QB—104,合成產率比QB—103低了大概15%,但光化學穩定性預期可以提升至少兩個數量級,第一批樣品一周之內可以出來。」
片刻過後,同樣來參會的文賓翻開自己的報告。
單線態裂變太陽能電池的量產良率在過去三個月里又有了顯著提升,從最初的62%提升到了78%,單片電池的最高光電轉換效率在實驗室條件下穩定在82%左右。
大規模量產條件下的平均效率也已經突破了40%。
但林川今天關心的不是量產數據,而是另一個更激進的指標,「這次上星的太陽能電池,要用效率最高的批次,也即是光電轉換效率不低於80%。」
聽到這話的文賓愣了一下:「林總,80%的量產效率目前良率非常低,做100片能挑出三五片就不錯了,成本會非常驚人。」
林川直言:「試驗星不必考慮成本,它存在的全部意義就是在400公里的軌道上向地面證明一件事,從太空到地面的無線雷射輸電是可行的。」
把太陽能板送上太空本就不容易,現在的火箭運載成本也不支持大規模在太空部署太陽能光伏陣列。
這種情況下,當然要追求光電轉換效率。
單位面積下採集的太陽能轉換為電能的效率翻一倍,就能減少一半的載荷。
超80%光電轉換效率的單線態裂變光伏板,配合量子電池儲能系統,能夠為地面設備提供持續穩定的能源。
試驗星,就是用來給後面的所有衛星鋪路的。
文賓沉默了片刻,然後合上了報告:「明白了,我回去之後立刻啟動最高效率批次太陽能板子的專項篩選,保證在1月底之前把第一批交付件送到衛星總裝現場。」
林川轉向羅向東和陸景:「量子電池模組和雷射輸電模組,月底要完成地面聯調測試。2月份送到航天科技集團的衛星總裝車間,和衛星平台進行聯合測試,3月底之前試驗星要全部具備發射條件。」
他補充道:「這個時間表是軍方和航天部門聯合制定的,沒有任何迴旋餘地。」
「明白。」
會議在一個小時之內就結束,林川把技術指標、時間節點和交付標準逐一交代清楚,每一個坐在會議室里的人領走自己的任務,然後各自散去。
在會後第二天,一個由深藍科技、航天科技集團五院以及軍方裝備部門共同組成的聯合項目組正式成立。
項目代號「天樞星座」,寓意不言自明,天樞星座的第一顆星,將為後續的整個天基能源網絡指引方向。
聯合項目組下設三個工作組:衛星平台組、載荷組、地面應用組。
衛星平台組由航天科技集團五院牽頭,負責衛星的結構平台、姿軌控系統、熱控系統和通信系統。
載荷組由深藍科技牽頭,負責量子電池充能模組、無線雷射輸電系統和單線態裂變太陽能電池陣列。
地面應用組由軍方裝備部門牽頭,負責地面接收端設備、測試靶場和戰術應用場景的驗證。
林川親自擔任載荷組的技術總負責人。
天樞星座項目是量子電池技術從實驗室走向工程化應用的第一個實戰項目,技術鏈長、系統複雜度高、跨部門協調難度大。
任何一個環節出問題,都可能導致整顆衛星無法完成預定任務。
在這件事情上,林川決定還是選擇親自抓比較穩妥。
接下來的日子,他的工作時間被精確地切割成三塊。
三分之一在新安城總部的Z—7實驗樓,盯量子電池模組和雷射輸電模組的工程化推進:三分之一在航天科技集團五院的衛星總裝車間,盯載荷與衛星平台的聯合調試。
剩下三分之一用於公司的其它噬塑菌群、幽影作戰服等項目板塊。
Z—7實驗樓的工作節奏也明顯變得更快了。
羅向東把團隊分成了三個班組,每天24小時不間斷輪轉。
陸景合成出了QB—104分子的第一批公斤級樣品,並在一周之內完成了全套光化學穩定性測試。
陳知意則帶領微腔工藝團隊,將36層微腔堆疊模組的封裝良率提到了80%以上,並在尺寸和接口標準上完成了與衛星載荷艙結構的適配設計。
到1月底,量子電池模組的地面聯調測試全部完成,儲能時間31分鐘,充放電效率
76.5%,循環壽命測試在連續3000次充放電後性能衰減不到千分之一。
所有指標均達到或超過了技術規格書的要求。
與此同時,文賓那邊也傳來了好消息。
經過近平苛刻的篩選和測試,第一片交付件單線態裂變太陽能電池的光電轉換效率達到了81.2%,在模擬太空環境的熱真空測試中表現穩定。
第一批交付件共計36片高效率單線態裂變太陽能電池也在1月底順利完成封裝,由專車押運送往航天科技集團五院的衛星總裝車間。
到了2月初,第一顆天樞星座試驗星的三個核心模塊在航天科技集團五院的超淨總裝車間裡陸續就位。
這顆衛星的設計方案凝聚了聯合項目組的大量心血。
衛星的軌道高度設定為420公里,這是一個經過精心計算的高度,既保證了衛星與地面之間的距離始終在500公里範圍內,確保無線雷射輸電的傳輸效率不會因距離超出極限而斷崖式下降。
又為衛星提供了足夠穩定的軌道環境,使太陽能電池板能夠持續穩定地採集太陽能量。
該衛星主要由三大模塊構成。
模塊一,量子電池核心組件。
這是整顆衛星的心臟,也被稱為「能量中樞艙」。
內部搭載了由深藍科技製造的量子電池模組,被安裝在一個精密溫控和電磁屏蔽的密封艙體內,艙體內部填充了惰性氮氣,溫度恆定在25℃,振動幅度控制在微米級別。
與量子電池直接相連的是無線雷射/微波輸電系統的發射端,該裝置的內部集成了高精度雷射/微波發射陣列和配套的瞄準跟蹤系統,能夠以極高的空間解析度將能量以不可見光波段雷射/微波的形式精確投射到地面接收端。
模塊二,單線態裂變柔性太陽能電池陣列。
這是整顆衛星的能量來源,文賓帶隊的小組交付的超高效率太陽能電池被封裝成柔性組件,總面積達到了驚人的3500平方米。
這相當於半個標準足球場的大小。
在地球軌道上,每平方米麵積上接收到的太陽輻射功率約為1370瓦。
按照80%的光電轉換效率計算,整個太陽能電池陣列在軌實際發電功率約為3836kW。
這意味著,這顆衛星在陽光下每分鐘可以產出約63.9度電,換成24小時就是9.2萬度。
這個數字足以支撐約3800戶普通家庭同時連續用電,或者讓76000個100W的燈泡同時
點亮1小時。
足以驅動約19輛功率200 kW的電動汽車以120km/h的速度持續行駛1小時,或者充滿約127個標準家用電動車電池包。
即便經過400公里無線傳輸造成的能量損耗,按該距離70%的能量損失來保守估算,每分鐘能傳輸到地面的電量依然有19.2 kWh,持續供電功率約為1150 kW。
它依然是一個強大的移動能源,雖然無法驅動像萬噸級驅逐艦相控陣雷達那樣的超級耗電大戶。
但足以成為戰術雷射武器、大型戰場雷達、前線指揮基地以及地面隱形作戰服的能量核心。
模塊三,桁架結構。
由於3500平米的太陽能電池板在摺疊狀態下依然占據巨大的體積,而且展開後需要極其堅固的支撐結構來維持姿態穩定,桁架被單獨設計為一個獨立模塊。
桁架由高強度碳纖維複合材料和鈦合金節點組合而成,自重約6噸,設計展開精度達到毫米級,能夠在太空極端溫差環境下維持太陽能電池板的精確指向。