何维在大屏幕上放出的那段【昆仑引擎】模拟画面,展示了火箭返回大气层的恐怖高温。
画面中,一级火箭像一颗倒飞的流星,整个箭体被一层耀眼的等离子体火球完全包裹。
箭体表面,因为与空气的剧烈摩擦,温度瞬间飙升到了骇人听闻的两千摄氏度以上。
【昆仑引擎】的仿真模块,用最直观的红色热力图,清晰地标示出了热流密度最高的区域——箭体底部的发动机区域和侧面的栅格舵。
那里的温度,甚至已经超过了“祝融钢”的熔点。
“我们的‘蜻蜓’,必须先学会如何从这座高温地狱里毫发无损地返回。”
“何总工,”负责箭体结构设计的老工程师张怀民,声音沙哑地开口,“传统的航天器,比如我们的神舟飞船返回舱,采用的是‘烧蚀式’防热盾。它通过牺牲自身材料的燃烧和蒸发来带走热量。但那种防热盾是一次性的,用过一次就得彻底更换。这完全不符合我们‘可重复使用’的理念。”
“没错。”一位来自新材料实验室的博士补充道,“而另一种主流方案,是美国航天飞机使用的‘陶瓷防热瓦’。但那种防热瓦又重又脆,每一次飞行回来,都需要耗费数月时间和天文数字般的成本,去检查和更换数千块破损的瓦片。那根本算不上真正的‘快速重复使用’。”
两位专家的话,道出了摆在团队面前的,一个看似无解的两难困境。
一次性的烧蚀材料,成本低但无法重复使用。
可重复使用的陶瓷瓦,又太过脆弱和昂贵。
这就像在“寿命”和“成本”之间,画上了一条无法逾越的鸿沟。
这道鸿沟,正是当年拖垮美国航天飞机项目的最主要的原因之一。
也是全世界所有航天工程师,在面对“可重复使用天地往返系统”这个终极梦想时,都不得不望而却步的“地狱之门”。
所有人的目光,再次聚焦到何维身上。
他们已经习惯于,在每一次撞上看似无法逾越的高墙时,等待他们的技术领袖,从一个更高的维度,为他们指出一条全新的,意想不到的道路。
而这一次,何维没有让他们失望。
“你们说的都对。”他先是肯定了两位专家的分析,“单一的材料,或者单一的技术路线,确实无法同时满足‘耐高温’、‘抗热震’和‘低成本可重复’这三个互相矛盾的需求。”
“但谁说,”他的嘴角,勾起了一抹熟悉的,充满了智慧光芒的弧度,“我们一定要用单一的一种材料,去对抗返回的高温呢?”
他走到电子白板前,调出了一份全新的,让所有材料学家都感到陌生的设计方案。
那不再是一块均匀的、单一材质的防热瓦。
而是一种充满了层次感的,如同千层糕般复杂的“复合梯度防热系统”。
“我们的思路,必须从‘被动防御’,转向‘主动管理’。”何维解释道,“我们将不再试图用一种材料硬抗所有伤害。”
他指着那张复杂的设计图。
“你们看,我们的新一代防热瓦,将由三层不同的结构组成。”
“最外层,”他指向那薄薄的,呈现出奇异的乳白色的表层,“将是我们直面高温的‘第一道防线’。它的核心作用,不是‘坚固’,而是‘隔热’。”
“它的材料和结构,将是我们整个系统中最核心的机密。关于它的灵感,非常有趣,并非来自航天,而是来自海洋。”
何维的这句话,吊起了所有人的胃口。
海洋?
一个深海生物,能和两千度的地狱烈焰有什么关系?
何维没有直接揭晓答案,而是让林秋宜播放了一段来自关于深海极端生物的纪录片。
画面中,一台深海探测器,正在拍摄一个位于大洋中脊,不断喷涌出数百度高温热液的“海底烟囱”。
而在那个堪称生命禁区的,沸水与冰海交界的地带。
一种外形奇特的,通体雪白的管状蠕虫,却安然无恙地生活在那里。
“庞贝蠕虫。”何维公布了它的名字。
“这是目前已知的,地球上最耐热的动物。它可以承受超过一百度的温差梯度。它的秘密,就在于它皮肤表面分泌的一种,由细菌和糖蛋白共生体构成的,充满了无数个纳米级微孔的,独特的生物涂层。”
何维暂停了画面,将其放大。
所有人都看到了那层在电子显微镜下,如同最顶级气凝胶般蓬松而美丽的生物结构。
“这些纳米微孔,将海水锁死在其中,形成了一个微观尺度的‘蒸汽缓冲层’。正是这个缓冲层,让庞贝蠕虫拥有了自然界最强的隔热能力。”
“我们要在实验室里,复现这个纳米微孔涂层。”
他切换回自己的设计图。
“我们的第一层防热材料,将是一种以‘二氧化锆’为基底的多孔陶瓷涂层。我们将用最先进的等离子喷涂技术,在它的内部制造出数以亿万计的,与庞贝蠕虫皮肤类似的纳米级微孔结构。当它接触到高温等离子体时,这些微孔会瞬间将周围稀薄的空气加热,形成一个稳定的‘空气隔热层’。”
“我将这层涂层,命名为【金乌】。”
金乌,中国神话中栖息于太阳中的神鸟。
这个名字,充满了东方的神话色彩与浪漫。
“有了【金乌】这层顶级的‘隔热层’,”何维继续介绍道,“我们就不再需要用昂贵的、难以加工的材料来制造防热瓦的主体了。”
“第二层,也就是我们的‘承力骨架’,将采用成本相对低廉,但韧性极好的‘碳化硅’陶瓷基复合材料。它的作用,是提供足够的结构强度,抵抗再入过程中的剧烈抖振。”
“而最内层,也就是与火箭箭体接触的部分,我们将使用一种柔性的‘氮化硼’陶瓷纤维毡。它就像一层柔软的‘棉花’,用来进一步吸收和缓冲热量,并抵消掉因为热胀冷缩而产生的巨大应力。”
隔热的【金乌】涂层,承力的【碳化硅】骨架,缓冲的【氮化硼】纤维毡。
三位一体。
一个理论上完美无瑕的,可重复使用的“复合梯度防热系统”,清晰地展现在了所有人的面前。
……
在接下来的两个月里,红旗新材料实验室,变成了整个基地最繁忙,也是最烧钱的地方。
为了复现那个来自“庞贝蠕虫”的灵感,材料学家们在何维给出的理论指导下,进行了上千次失败的等离子喷涂实验。
他们消耗了数吨重的,价格昂贵的二氧化锆粉末。
终于,在一个清晨,他们成功地在一块手掌大小的碳化硅基板上,喷涂出了一层微观结构与设计要求完美吻合的,洁白无瑕的【金乌】涂层。
当这块小小的防热瓦原型,被送入地面模拟等离子风洞中进行测试时。
奇迹发生了。
它在模拟数倍音速再入的,高达两千摄氏度的等离子体烈焰的反复炙烤下,坚持了整整十次循环!
当测试结束,它被取出时,其表面仅有轻微的烧灼发黄的痕迹,主体结构完好无损。
火箭返回的超高温,被这块小小的,闪耀着智慧光芒的“白色盾牌”,强行隔绝了!
……
2003年,春。
文昌发射场。
在经历了近两年的艰苦卓绝的研发与测试之后。
第一枚真正挑战轨道级发射与回收的【神行者一号】(SxZ-1)运载火箭,在万众瞩目之下,被缓缓地推向了1号发射工位。
它的整流罩内,搭载着60颗由红旗信通公司研发的,第一批【鸿雁】全球低轨卫星测试卫星。
在火箭的底部和栅格舵上,则覆盖着数千块刚刚走下生产线的,洁白的【金乌】防热瓦。
它们像一片片坚固的龙鳞,安静地等待着来自地狱烈焰的终极考验。
何维站在指挥控制中心的主控台前。
他的身后,是整个红旗工业最精英的团队。
赵东升、陆国兴、万润南、张怀民……每一个人的脸上,都写满了无法用言语形容的激动与紧张。
“【神行者一号】,首飞任务倒计时开始。”
何维的声音,通过广播,传向全世界。
一个属于红旗工业的航天时代,即将拉开序幕。