“灵枢-启明”全球发布会的余波尚未平息,龙芯内部还沉浸在技术成功与正义伸张的双重振奋中,一份来自“天道”工程总指挥部、标注着“绝密·特急”的加密文件,连同龙战国将军的紧急通讯请求,几乎同时抵达林枫的案头。
“林枫,立刻准备一下,两小时后有专机接你和小远,还有‘燧石’和‘织女’项目的核心负责人,前往‘天宫’中心。有紧急技术需求,关乎‘广寒’空间站的延寿升级和下一代空间站的关键安全。”龙战国的声音在加密频道里透着不容置疑的紧迫感。
没有多问,林枫立刻通知相关人员。两小时后,一架没有任何标识的军绿色小型运输机从龙芯总部专属机场悄然起飞,直飞西境大漠深处的“天宫”国家航天中心。
机上,气氛凝重。苏小远快速浏览着指挥部提前发来的、经过高度概括的需求简报,眉头微蹙。王胖子这次没被要求随行,留在总部处理“灵枢”发布会的后续事宜。同行的除了林枫和苏小远,只有严教授和“织女”项目的一位年轻材料动力学专家。
“天宫”中心,某间墙壁厚实、没有任何窗户的绝密会议室里,气氛比运输机舱内更加肃穆。除了龙战国,还有三位林枫之前在“巡天-新生代”合作项目中见过的航天系统总师,以及两位面容陌生、但气质精干、眼神锐利如鹰的专家——经介绍,一位是“广寒”空间站长期在轨驻留专项组的负责人,另一位是负责空间站结构安全与空间环境效应研究的首席科学家。
没有寒暄,直接切入主题。
“林总,各位专家,时间紧迫,客套话就不说了。”那位结构安全首席科学家,姓孙,是一位头发花白但精神矍铄的老者,他调出了一组令人触目惊心的数据和图像,投影在会议室中央。
图像是“广寒”空间站某个实验舱外壁的特写,通过高清摄像头和特殊光谱分析拍摄。原本光滑的银白色合金表面,布满了密密麻麻、细微如发丝般的裂纹和颜色深浅不一的斑点,部分区域甚至有微小的、肉眼可见的凹陷和材料“起皮”现象。
“这是‘广寒’核心舱‘凌霄’舱段面向太阳风主要来向的外壁板,在轨运行第7年零3个月时的高清监测图像。”孙总师的声音沉重,“经过多年持续的空间环境暴露——主要是高能粒子(质子、重离子)辐射、原子氧侵蚀、极端温度交变(向阳面超过120摄氏度,背阳面低于零下150摄氏度)以及微流星体和高空碎片的撞击累积——其主体防护结构的多层复合蒙皮材料,已经出现了明显的性能退化迹象。”
他调出另一组数据曲线:“材料硬度、韧性、抗疲劳强度等关键力学性能指标,相比发射前的基线数据,平均下降了18%-25%,局部热点区域下降甚至超过40%。更严重的是,材料的密封性和抗辐射屏蔽效能也在衰减。我们通过舱内环境监测和宇航员健康数据反推,部分区域的辐射屏蔽效果已低于设计安全冗余下限。”
林枫和严教授等人的脸色都凝重起来。空间站是长期在轨运行、保障宇航员生命安全和工作的重要平台,其结构材料的可靠性直接关乎任务成败乃至人员生死。
“根据我们的模型推演和加速老化实验,”孙总师继续道,“如果不进行干预或更换,现有蒙皮材料在未来的2-3年内,将有多处进入高风险失效区间。届时,不仅舱体密封可能受损,内部设备和宇航员面临的辐射风险也将显着增加。‘广寒’空间站的预计设计寿命是15年,我们绝不允许它在第10年就因为材料问题而提前退役或出现重大安全隐患。”
龙战国接口道:“因此,指挥部决定,启动‘广寒’空间站中期大修与安全强化计划,代号‘补天’。核心任务之一,就是在未来18个月内,通过数次货运飞船和航天员出舱活动(EVA),逐步更换空间站所有高风险区域的外壁防护蒙皮。而新蒙皮材料,必须满足比原始设计更高的性能要求,以应对可能更加恶劣的未来空间环境,并为空间站的超期服役和下一代空间站建设积累经验、奠定基础。”
他看向林枫:“这就是找你们来的原因。我们需要一种全新的、性能卓越的复合板材材料。具体要求,由孙总师和‘补天’计划材料组的专家向你们详细说明。”
孙总师调出了一份详尽的《“补天”计划新型空间站外壁复合蒙皮材料技术指标要求(草案)》。指标之苛刻,让即使是见惯了“燧石”中心各种极限测试的严教授,也不禁倒吸一口凉气。
核心性能要求:
1. 抗辐射性能:在等效于5年GEO(地球同步轨道)累积剂量的高能质子(能量>100MeV)和重离子(如铁离子)辐射环境下,材料主要力学性能(强度、模量、韧性)衰减率不超过5%;对银河宇宙射线(GCR)和太阳粒子事件(SPE)的次级粒子的屏蔽能力,需比现有材料提升至少50%。
2. 耐极端温度交变:在-180°C至+150°C的温度范围内(模拟长期在轨的向阳/背阳极端情况),经历超过10万次快速温度循环(模拟轨道进出阴影区),材料不得出现分层、开裂、塑性变形或性能显着退化。
3. 抗原子氧侵蚀:在低地球轨道(LEO)原子氧通量环境下,材料表面侵蚀速率需低于1×10^-24 ^3/ato(比现有材料至少降低一个数量级)。
4. 抗微流星体及空间碎片撞击:能有效抵御直径≤1、速度≤10k/s的微粒撞击,不产生贯穿性损伤;对更大尺寸(如直径≤5)低速撞击,损伤局限在局部,不引发灾难性裂纹扩展。
5. 轻质高强:面密度需低于现有材料15%以上,同时拉伸强度、弯曲强度、抗冲击韧性等综合力学性能需全面提升不低于30%。
6. 长期稳定性与低放气:在真空、紫外辐照环境下,材料放气率(TML/CVCM)需满足最严格的航天级标准(如ASTM E595),且长期性能稳定,无明显的蠕变或应力松弛。
7. 可加工与可维修性:材料需易于加工成所需形状和尺寸(板材、曲面板),并能在太空环境中(由航天员穿着宇航服)进行有限的切割、钻孔、粘接或机械紧固等维修操作。
8. 成本与时间:需要在12个月内完成材料研制、性能验证并提供首批工程样品;在18个月内具备小批量稳定供货能力。成本……在满足性能前提下,尽可能可控。
每一项要求,都像一座高不可攀的技术山峰。尤其是抗辐射和抗原子氧侵蚀的结合,以及极端温变下的长期稳定性,几乎是现有材料科学已知理论的极限挑战。
“孙总师,”严教授扶了扶眼镜,声音有些干涩,“这些指标……尤其是抗辐射和原子氧侵蚀的同时大幅提升,还有极端温变下的稳定性……以我们目前对材料科学的认知,这几乎是一个‘不可能三角’。强化辐射屏蔽往往需要高原子序数元素或特殊结构,但这通常会增加重量、影响加工性,也可能加剧原子氧下的表面反应。而极端温变下的尺寸稳定性和低放气要求,又对材料的内部分子结构设计和界面结合提出了近乎苛刻的要求……”