好一辆漂亮的火星车(逐梦·十年奋进路)(3)
2004年,向艳超从航天五院研究生院毕业,正赶上嫦娥工程立项。作为月球车热控分系统的主任设计师,每当项目遇到难题时,他知道只有创新才能破解。向艳超意识到,解决火星车的热能问题也必须创新。他转换思路,光能转换成电能,效率只有30%;如果直接将光能转化成热能,效率会怎样?
忙了一天,向艳超深夜才回家。妻子说:“太阳能热水器坏了。”向艳超回答:“找厂家修呗。”妻子说:“要不你自己弄弄。”“我哪会?”妻子急了:“连自家的热水器都不会修,你还是热控专家?”
向艳超乐了:“夫人息怒,我试试看。”他找出《热水器使用说明书》,一边翻看,一边对照控制面板。片刻,兴奋地喊了起来:“有了,有了!”
热水器说明书介绍了热水器将光能转为热能的原理。忽然,一个灵感在向艳超的脑际闪现:仿照热水器原理,在火星车上安装一个集热装置,将太阳能存储起来,需要时供火星车用。
第二天,向艳超把团队的张旺军、张冰强、陈建新召集在一起。大家看了他新绘的草图,一致称好。
按照新思路,在火星车顶部前后安装两台集热窗设备,像双筒望远镜,用它吸收太阳能,直接转化成热能,让每一缕光芒都灿烂。集热窗要求太阳光只进不出,用技术语言表述:集热窗透光口具有太阳光谱高透过率、远红外光谱低透过率的特征。
团队开始寻找材料,首选石英玻璃,性能可以,重量有问题,两个集热窗接近15千克。换成钢化玻璃,还是太重。
有人建议用有机玻璃。向艳超受到启发:如果找到一种透明膜,重量肯定很轻。调研了市场上的各种透明膜,有的可见光透过率弱,有的韧性不够。他获悉辽宁科技大学研究的一种聚酰亚胺材料可以生产聚酰亚胺薄膜。一联系,得知这种原材料是专供出口的,国内不生产成品。
在网上搜到国内一家专门生产各种薄膜和泡沫塑料的民营企业。贾阳和向艳超急忙登门求助。
公司董事长热情地说:“欢迎航天部门来的客人。这几年,咱们国家的航天事业发展得很快,又是‘北斗’,又是‘嫦娥’,还有载人飞船……你们航天人为国争了光,长全国人民的志气啊!”
贾阳紧接他的话头:“航天取得的成就,离不开全国人民的支持。当然,这里面也有你们民营企业的一份功劳。”
董事长说:“我们这种小企业想做贡献,轮不到啊!”
贾阳一听,觉得“有戏”,立即说:“您刚才讲到‘北斗’,讲到‘嫦娥’,讲到载人飞船,还有一个重要项目:‘天问一号’。我们正准备去火星探测……”
“天问一号”!董事长忽然问:“您刚才说,民营企业为航天工程做过贡献。我们小企业有机会吗?”
向艳超忙说:“我们就是专门跑来求助的。”
贾阳介绍了火星车集热窗急需聚酰亚胺薄膜的情况。董事长问:“你们确定国内没有厂家生产这种产品?”
“找遍了,没有。”
董事长顿时严肃了起来,说:“生产这种产品,公司必须把其他产品停下来,清洁生产线,而你们又只要很少的量。既然是航天急需的产品,也就是国家急需的。能为航天事业做贡献,也就是为国家做贡献。虽然这是一桩赔本的买卖,我们干,即便赔钱也干!”
公司果断停产其他产品,经过几次调试,终于生产出了全尺寸高透明的聚酰亚胺薄膜。
有了聚酰亚胺薄膜,还得有合适的安装框材料。团队最先看上镁锂合金,两个安装框4.4千克,太重!改用3D打印,重量减少了2.6千克,但火星高温差将会导致聚酰亚胺薄膜热胀冷缩与金属框变形不匹配,膜容易绷不紧或是被拉破。
副主任设计师张旺军建议,安装框用聚酰亚胺材料,变形相同,重量更轻。他们赶紧去寻找直径不小于650毫米的聚酰亚胺板材,但国内没有这种产品。正在着急时,合作伙伴中上海一个研究所伸出援手,经过3个月奋战,终于拿出聚酰亚胺板材。
集热窗由安装框和膜支撑结构两部分组成:前者用于固定膜,并维持膜的形状;后者保证在各种工况下,膜保持上凸状态。聚酰亚胺薄膜厚度仅有50微米,要张扩成直径550毫米的透明窗户,还得经受发射时内外近1000帕压强的压差作用和进入火星大气层时的大气压力作用,又是一道难题!
向艳超对张旺军说:“该施展你机械设计的专长了。”
张旺军不知用了什么“魔法”,仅用两根十字交叉的钢丝,便稳稳地撑起了那张薄薄的透明膜,透过薄膜能清晰看到璀璨的星空。
最终,两个集热窗的重量从开始的14.8千克,减少到了1千克。
带“火”字的车标
中国第一辆火星车诞生了!
这个小精灵长得有些像神话传说中的哪吒:虎头虎脑,两只眼睛滴溜溜转,一副翅膀呼扇呼扇的,脚下还蹬着六只“风火轮”呢!
大家围在四周,指指点点,说不够,乐不够。
贾阳笑了:“行,还真像一辆火星车!”
孙泽洲幽了一默:“不像火星车,你想让它像高铁上的售货车?”
张荣桥感慨道:“这是中国人自己做的第一辆火星车!”
在火星车的桅杆顶部,有一个醒目的红色方框图形车标。仔细一看,是个篆文“火”字。这个充满中国元素的“火”字,寄托着中华民族长久以来对火星的憧憬,也与后来出炉的“祝融”名字完美契合。
这枚车标还有一段故事:
火星车研制出来了,它的桅杆上面有三台相机,还安装了气象测量、磁场测量等设备。为保证相机在寒冷的火星夜晚不被冻坏,设计师为它包裹了隔热罩和镀铝膜;为了不遮挡相机的视场,罩子的正面开了三个圆孔。远远望去,火星车最明显的地方,是桅杆顶端一块A4纸大小的白色平面,上面有三个相机的光孔。
陈百超一看,自言自语:“桅杆的头部有些空,不够漂亮。”
贾阳仔细地端详着:“大家看能不能再美化一下。”
有人提议在桅杆顶端画上一个中国结,既喜庆,又有中国元素。马上有人提出异议,把中国结放在火星车“额头”上,不太协调。
“挂盏红灯笼呢?”
“人家会以为咱们的火星车娶媳妇呢!”
比较一致的意见是,用中国传统书法“火”字,既有装饰性,又有中国文化特征。
专业的事情应该让专业人士去做。贾阳马上给自己的一位沙画家朋友发了条信息,说他们研制的火星车需要装饰一下,想请他用毛笔写个“火”字,把火星车打扮得更漂亮一些。