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第619章 一舉多得

  「除此之外,」肖宿繼續說道,「擴展艙段的能源接口要預埋天樞接收陣列。現有的太陽能帆板在擴展之後面積不夠,能源缺口靠天樞補。」

  沈其昌的筆頓了一下。

  「天樞接收陣列……那個東西的安裝精度要求很高,空間站在軌安裝,難度不小啊,會不會……」

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  肖宿理所當然道:「所以你們現在就要開始設計在軌安裝的工裝和流程。」

  「我回去給你們一套工裝設計方案,三個月之內把地面模擬做完。」

  沈其昌連連點頭,把要點一條一條記清楚。

  肖宿又看了幾個關鍵參數,提了幾處改進意見。

  沈其昌越聽越興奮,他之前也聽說過肖宿的事,知道他做出了天樞、崑崙、夸父、鸞鳥,可真正面對面交流之後,他才意識到肖宿對空間站系統的理解程度遠超他的預想。

  那些困擾他們好幾年的技術瓶頸,到了肖宿嘴裡好像只是需要說一句話就能解決的小事一樣。

  解決完大部分問題,肖宿看了他一眼,想了想,說道。

  「空間站是月球基地和地球之間的中轉站,物資中轉、人員輪換、應急避險,都要靠它。

  但是目前空間站的設計還遠遠不夠,擴展之後的規模至少要再翻兩倍,才能支撐月球基地的常態化運營,你們做好準備,之後需要大規模改造。」

  聽完肖宿的話,沈其昌大腦幾乎一片空白。

  兩倍啊,那可是兩倍。

  那不就是直接干到千噸?

  要知道,放在幾年前百噸都是他們不敢想的,結果現在肖宿直接干到千噸了?

  沈其昌現在只覺得心跳快得嚇人,但那可是肖宿啊,難道還能失敗?

  不存在的啊。

  「明白,我們隨時準備著,我回去就把擴展方案重新做一版。」

  肖宿點了點頭,站起來準備走,走到門口又停了下來,回頭補充道。

  「還有一個問題。

  空間站的微重力環境對生物圈實驗很重要,不過,現有的振動水平太高了。

  你們現在的微振動控制方案只能壓到十的負三次方g,這個量級做精密生物實驗不夠。

  我回去看看能不能用逆材料的拓撲結構把振動再壓一個量級,你們等我方案。」

  沈其昌眼睛亮得都要發光了。

  微振動,那可是硬骨頭中的鈦合金啊,現在肖宿直接給他們解決了!

  「沒問題,肖教授,那我們等您的安排。」

  肖宿走了之後,沈其昌一個人在控制大廳里站了很久。

  他看著頭頂大屏上那些實時滾動的數據,心裡翻湧著一種很複雜的情緒。

  他做了大半輩子載人航天,從無人試驗到載人飛行,從艙內實驗到艙外作業,每一步都是靠無數人的汗水和時間堆出來的。

  可肖宿的出現,把這一切都加速了。

  那些他曾經以為要花十年才能做成的事,肖宿用一句話就指了方向,用一張圖就定了方案。

  時代真是變了,了不起,了不起啊。

  當天晚上,肖宿回到星際航行基地的辦公室,打開司命,調出了空間站的全部設計資料。

  他看得很仔細,從艙段結構到能源系統,從姿態控制到生命保障,每一個子系統都過了一遍。

  他發現的問題比之前發現的要多得多。

  空間站現有的結構在擴展之後會有共振風險,能源系統的調度邏輯還是按照舊模式設計的,生命保障系統的循環效率也有很大的提升空間。

  大部分問題他都能用已有的工具解決,逆材料、天樞、分形反應擴散方程,只要參數改一下就能用。

  最嚴重的還是空間站的微重力問題。

  微重力環境雖然只有十的負三次方g,但是對於某些極敏感的物理實驗和生物實驗來說,這個量級的殘餘振動還是太高了。

  傳統的振動隔離方案在空間站上已經做到極限了,再往下壓,就需要一種全新的隔振原理了。

  歐空局和NASA在空間站上都用過主動隔振平台,原理是用加速度計實時監測振動,再用電磁作動器輸出反向力把振動抵消掉。

  這種方案的隔振帶寬有限,高頻振動能壓住,低頻振動反而會被作動器本身的響應延遲放大。

  除了主動隔振外,日本空間站上的微重力實驗艙用的是另一種思路,那就是把實驗設備懸浮在磁場裡,用磁力代替機械支撐,從理論上可以做到零剛度。

  可這樣的話,系統需要常導線圈和大量液氦,體積和功耗都大得嚇人,放在空間站上已經是極限了,根本不可能再擴展,對後續的發展反而是一種限制。

  說白了,他們都是在「支撐」和「隔離」之間做取捨。

  你要支撐,就有剛度,有剛度就有固有頻率,有固有頻率就有共振區。

  你要隔離,就得把支撐去掉,可沒有支撐的東西在空間站上根本沒法定位。

  這個矛盾在傳統力學框架里是無解的。

  不過,肖宿這裡無解,你沒有找到最優解,只是用錯了方法而已。

  就比如現在,他就覺得這個問題很熟悉。

  肖宿之前在處理NS方程的時候用過的和樂框架,核心思想是把高維空間裡的複雜運動投影到一個低維流形上,讓原本複雜的動力學在投影之後變成一個可解的幾何問題。

  如果把這個思路用到結構力學上,那振動隔離的本質不就變成了一個幾何問題?

  而這個問題在數學上就等價於找一個和樂群表示平凡的結構構型。

  如果結構的幾何相位在振動循環中累積為零,那振動就不會產生淨位移,也就不需要外部能量去抵消它。

  換句話說,不是對抗振動,而是讓振動在幾何上自我抵消。

  這個思路在傳統結構力學裡目前還沒有人嘗試過。

  因為傳統的隔振設計都是在頻域裡做的,考慮的是剛度和阻尼的頻率響應,從來沒有人從幾何相位的角度去重新定義振動的傳播路徑。

  但是肖宿覺得可行性很高,畢竟,在和樂框架下,這個問題的數學結構是無比清晰的。

  他現在只需要構造一個拓撲構型,讓結構的和樂群在振動頻帶內保持平凡,同時在其他頻帶內保持非平凡以維持結構剛度就行了。

  這兩個條件雖然在傳統材料里是互斥的,但是在逆材料的非均質拓撲結構里,是可以通過空間梯度來同時滿足的。

  肖宿完全沉浸在自己的世界裡,一動不動的,暖黃燈光下,雙眸瑩潤如玉,仿佛一尊漂亮的瓷娃娃。

  許久,他終於釐清思緒,在草稿紙上寫下了第一行字。

  「基於和樂約束的零剛度隔振結構。」

  這個思路他在設計遠航號的時候曾經想過,但是沒有深入,現在空間站的需求把它推到前台了。

  如果能把和樂約束應用在結構力學上,就有可能構造一種在特定頻率範圍內剛度趨近於零的隔振結構,讓空間站的殘餘振動再降一個量級……

  《和樂約束下的零剛度隔振結構:一種基於幾何相位的振動隔離新原理》

  「這個原理如果成立,不光是空間站能用,月球基地也一樣,一舉多得。」