Глава 1279. Слово пробуждающее спящего •
Тестирование импульсного электромагнитного двигателя с переподключением магнитных силовых линий все еще продолжается.
В конце концов, это аэрокосмический двигатель, и длительная работа также является одним из его обязательных характеристик.
По мере продвижения времени тестирования в наблюдательной комнате Сюй Чуань, глядя на экспериментальные данные, передаваемые в реальном времени, задумался.
На огромном дисплее, когда импульсный двигатель начал поддерживать высокую выходную мощность, линия, записывающая данные о взрывном импульсном магнитном поле импульсного электромагнитного двигателя с переподключением магнитных силовых линий, внезапно начала прерывисто колебаться.
Стоя рядом с Сюй Чуанем, исследователь Му Вэйе, глядя на экспериментальные данные на экране, глубоко нахмурился, наконец, вздохнул и, повернувшись к Сюй Чуаню, сказал:
«Я уверен, что академик Сюй уже заметил аномальные колебания данных о взрывном импульсном магнитном поле. Это именно та нелинейная, нестабильная магнитогидродинамическая проблема, которую я только что анализировал».
Немного помолчав, он продолжил: «Когда этот импульсный электромагнитный двигатель поддерживает высокую мощность... хм... когда выходная мощность достигает более 47,78%, существует вероятность возникновения такой проблемы с магнитным полем».
«Я тестировал, и эта нелинейная, нестабильная магнитогидродинамическая проблема будет увеличиваться с повышением выходной мощности».
«При полной мощности и максимальной тяге самое раннее появление соответствующих симптомов составляет около 15 минут, в среднем от 20 до 25 минут».
Сказав это, Му Вэйе глубоко вздохнул и продолжил: «Но, к сожалению, я до сих пор не нашел корень этой проблемы и не нашел способа ее решить».
В наблюдательной комнате, посмотрев некоторое время на экспериментальные данные на экране, Сюй Чуань внезапно сказал: «Попробуйте контролировать скорость подачи плазменного рабочего тела».
Рядом Му Вэйе и Чан Хуасян одновременно посмотрели на него с выражением удивления и любопытства на лицах.
Сюй Чуань немного подумал и добавил: «Поддерживайте выходную мощность импульсного электромагнитного двигателя с переподключением магнитных силовых линий и одновременно постепенно снижайте скорость подачи плазменного рабочего тела».
Услышав это, Му Вэйе вздрогнул и осторожно спросил: «Академик Сюй, вы нашли источник проблемы?»
Сюй Чуань: «Пока не уверен, но можно попробовать сделать так, как я сказал».
«Хорошо!»
Глубоко вздохнув, Му Вэйе быстро отдал приказ по каналу связи.
«Группа плазменного рабочего тела, внимание, в течение следующих трех минут, пожалуйста, постепенно снижайте подачу рабочего тела на 10% в шесть этапов, начиная со 100%!»
«Принято!»
В наушниках раздался доклад группы по плазменному рабочему телу.
Взгляд Му Вэйе упал на экран перед ним, он спокойно ждал продолжения эксперимента.
Три минуты, шесть ступеней постепенного снижения количества подаваемого плазменного рабочего тела, каждый раз на десять процентов, каждый раз в течение тридцати секунд — этого должно быть достаточно, чтобы что-то понять из экспериментальных данных.
Если это действительно так, как сказал академик Сюй, и здесь есть какая-то проблема…
По мере того как группа по плазменному рабочему телу регулировала количество подаваемого рабочего тела, в наблюдательной комнате, на огромном мониторе, данные, фиксирующие импульсное магнитное поле, которые изначально беспорядочно прыгали, как график K-линий на фондовом рынке А-акций, медленно начали меняться.
Стоя перед экраном, Му Вэйе поправил очки на переносице, глядя на график данных на экране с легким замешательством.
Кроме того, что амплитуда колебаний казалась немного меньше, данные импульсного магнитного поля, похоже, никак не изменились.
Нахмурившись, он долго смотрел на прыгающий график на экране, а затем перевел взгляд на стоящего рядом Сюй Чуаня.
Может быть, предположение академика Сюя было ошибочным?
В его голове подсознательно возникла эта мысль.
В этот момент мысли Му Вэйе были крайне сложными.
С одной стороны, он надеялся, что проблема, которая мучила его почти полгода, будет решена. С другой стороны…
Хотя он бесчисленное количество раз слышал легенды и чудеса, сотворенные этим человеком, это были всего лишь слухи.
Несмотря на то, что он прекрасно понимал, что его способности намного уступают способностям академика Сюя, например, в математике и физике, не говоря уже о сравнении, он даже задних фонарей не видел.
Но когда дело доходило до его основной области исследований, честно говоря, Му Вэйе не считал, что он намного слабее этого человека.
Конечно, такие мысли вполне нормальны.
В конце концов, каждый ученый или исследователь, достигший такой высоты, способный самостоятельно руководить независимым проектом с инвестициями более ста миллионов, обладает полной уверенностью в себе, и никто не считает себя слабее других.
По мнению Му Вэйе, возможно, академик Сюй способен решить эту проблему. Но ни при каких обстоятельствах он не мог бы, придя на место в первый раз, взглянув на экспериментальные данные, найти проблему, которую он искал почти полгода и не нашел?
Если проблема, которую он изучал почти полгода и не нашел ни причины, ни решения, будет решена вот так, то чем он занимался все эти полгода?
Невозможно!
Это абсолютно невозможно!
Если это так, ему лучше найти кусок тофу и убить себя.
Мысли витали в его голове, и, придя в себя, Му Вэйе внезапно встретился взглядом с Сюй Чуанем.
Эти глубокие глаза, казалось, несли свет, проникающий сквозь все истины мира, заставляя его сердце невольно вздрогнуть.
В наблюдательной комнате, глядя на отвлекшегося исследователя, Сюй Чуань улыбнулся и сказал:
«Что касается нелинейных, нестабильных магнитогидродинамических проблем, которые увеличиваются с ростом выходной мощности, я думаю, это вызвано плазменным рабочим телом».
«Вызвано плазменным рабочим телом?»
«Этого не должно быть, в экспериментальных тестах я использовал ксенон — рабочее тело, наиболее подходящее для электрореактивных двигателей».
«И я также экспериментировал с использованием других рабочих тел, таких как криптон, гелий, азот и другие газы, но эта проблема не была решена».
Для технологии электрореактивного движения ксенон является практически первым выбором рабочего тела для большинства электрореактивных двигателей.
В конце концов, основной принцип электрореактивного движения заключается в том, что топливо ионизируется в ионы, а затем ускоряется и выбрасывается электростатическим или электромагнитным полем.
При постоянном заданном ускоряющем напряжении (то есть заданной энергии) частица с большей массой будет иметь относительно более низкую скорость истечения, но она будет нести больший импульс.
То есть при одинаковом массовом расходе использование атомов с большей массой означает, что каждый «выброс» уносит больше импульса, что приводит к более эффективной тяге.
Это как стрельба из пулемета: выстрел тяжелой пулей (ионом ксенона) дает большую отдачу (тягу) и оказывает более сильное воздействие на цель, чем выстрел легкой пулей (ионом гелия).
С физической точки зрения, комбинация высокой атомной массы и низкой энергии ионизации ксенона обеспечивает оптимальный баланс между тягой и энергетической эффективностью.
Кроме того, с инженерной точки зрения, его химическая инертность и легкость хранения удовлетворяют абсолютным требованиям космических миссий к долговечности и высокой надежности.
Поэтому для критически важных задач, требующих максимальной производительности и высокой надежности (таких как исследование дальнего космоса, поддержание север-юг положения крупных спутников связи), ксенон является единственным выбором.
В наблюдательной комнате Сюй Чуань улыбнулся, не объясняя проблему и не раскрывая ее сути, а вместо этого задал собеседнику вопрос.
«Нелинейность означает, что выход системы не пропорционален входу, ее нельзя описать простым линейным уравнением, так вы знаете, сколько у нее источников?»
Услышав этот вопрос, Му Вэйе на мгновение опешил.
Дело не в том, что вопрос слишком сложный, а в том, что он слишком простой.
Настолько простой, что на него мог бы ответить любой ученый, только что начавший изучать электрореактивные двигатели и магнитные поля.
Поколебавшись, хотя он и не был уверен, действительно ли собеседник спрашивает об этом простом вопросе или проверяет какие-то другие знания, он все же кратко ответил в соответствии со смыслом вопроса.
«Что касается нелинейных характеристик, то их основные источники — это резкие изменения свойств среды, внутренняя нелинейность уравнений магнитной гидродинамики, движение и деформация пограничного слоя, а также излучение и потери энергии».
Услышав ответ, Сюй Чуань улыбнулся и сказал: «Что-нибудь еще?»
Услышав это, Му Вэйе нахмурился и задумался, затем неуверенно ответил: «Электрогидродинамическая нестабильность и магнитогидродинамическая нестабильность также в определенной степени усугубляют нестабильность нелинейных характеристик».
Кивнув, Сюй Чуань с улыбкой сказал: «Вы совершенно правы, все это действительно вызывает нелинейность и нестабильность. Нелинейные, нестабильные магнитогидродинамические проблемы в импульсных электромагнитных двигателях будут возрастать с увеличением выходной мощности».
«Но все эти причины на самом деле можно свести к одной фразе».
«Их корень кроется в свойствах самой плазмы и ее сильной связи с электромагнитным полем».
Сказав это, Сюй Чуань немного помолчал, посмотрел на экран перед собой, на переплетающиеся, сложные кривые данных, а затем посмотрел на Му Вэйе и сказал.
«Будь то резкие изменения свойств среды, о которых вы говорили, или внутренняя нелинейная проблема уравнений магнитной гидродинамики, или движение и деформация пограничного слоя...»
«По сути, это всего лишь сложные физические явления, возникающие в процессе сильной связи плазмы с электромагнитным полем».
«Оно коренится в сущности физики плазмы, проявляясь в виде ряда сложных взаимодействий и режимов нестабильности, что в конечном итоге приводит к снижению эффективности, срока службы и надежности».
«Например, резкие изменения свойств среды: в начале импульса рабочее тело может быть твердым или нейтральным газом, сопротивление которого почти бесконечно».
«После пробоя оно мгновенно превращается в высокотемпературную плазму, сопротивление резко падает, и оно становится хорошим проводником».
«Этот фазовый переход от изолятора к проводнику сам по себе является сильно нелинейным, его проводимость, температура и плотность взаимосвязаны и изменяются на несколько порядков».
«Тогда в процессе перехода рабочего тела от плохого проводника к хорошему проводнику образуется плазменный слой, который дополнительно возмущает магнитное поле, магнитогидродинамику, плазму и так далее в импульсном электромагнитном двигателе».
«А магнитогидродинамическая нестабильность возникает в присутствии токовых слоев (например, в областях магнитного пересоединения), что приводит к разрыву токового слоя на несколько магнитных островов, нарушая целостность ускоряющего поля и превращая энергию из направленной кинетической энергии в неупорядоченную тепловую энергию».
Это приведет к тому, что токовый столб и магнитное поле изогнутся, как веревка, при этом магнитное поле на одной стороне изгиба станет сильнее, а на другой — слабее, что усилит изгиб и в конечном итоге может привести к контакту плазменного столба с электродами или стенками, вызывая короткое замыкание, эрозию и так далее.
В наблюдательной комнате, выслушав объяснение Сюй Чуаня, брови Му Вэйе нахмурились еще сильнее, он немного подумал и сказал.
«Это ключевая проблема импульсного электромагнитного двигателя».
«Обычно, путь решения этой проблемы заключается в сочетании передового численного моделирования, точной экспериментальной диагностики и инновационных активных/пассивных методов управления для совместного подавления нелинейных, нестабильных магнитогидродинамических проблем в магнитном поле».
«Например, я уже пробовал такие методы, как высокоточное численное моделирование, стратегии активного управления, использование пористых электродов с определенным удельным сопротивлением, чтобы магнитное поле лучше распространялось в плазме, и так далее».
«И используется ксенон, который легче равномерно ионизируется. Если даже ксенон, самый легко распространяющийся рабочий газ, не подходит, я действительно не могу придумать, какой еще рабочий газ может подойти».
Стоя перед экраном, Сюй Чуань слегка улыбнулся и сказал: «Дело не в том, что ксенон не подходит, а в том, что, возможно, вам стоит рассмотреть другое направление».
«Другое направление?» Му Вэйе посмотрел на него с любопытством на лице.
Честно говоря, он перепробовал все направления, которые могли бы решить эту проблему.
Более того, чтобы иметь возможность более точно моделировать численные расчеты и контролировать магнитное поле, магнитогидродинамику и плазму в импульсном электромагнитном двигателе, он даже подал заявку на использование квантового суперкомпьютерного центра для управления в реальном времени.
Но результаты были не такими уж идеальными.
Сюй Чуань легко улыбнулся и сказал: «На самом деле, метод очень прост. Вы слишком долго были зациклены на поиске способов контроля магнитного поля, магнитогидродинамики и плазмы в импульсном электромагнитном двигателе».
«Раз уж их невозможно контролировать, то почему бы не превратить рабочий газ из газообразного состояния в плазменное, прежде чем он войдет в кольцевой импульсный конденсаторный блок?»