第一千二百八十二章 一語驚醒夢中人

大國院士 第一千二百八十二章 一語驚醒夢中人

對磁力線重接·脈沖式電磁推進器的測試依舊在進行中。

畢竟這是航天發動機，長時間運轉同樣是它必須要具備的性能之一。

伴隨著測試時間的推進，觀測室中，徐川盯著實時傳遞回來的實驗數據眼中帶上了一抹若有所思的神色。

偌大的顯示屏上，當脈沖引擎開始保持高功率輸出的時候，那記錄著磁力線重接·脈沖式電磁推進器的爆發脈沖性磁場數據的線條忽然開始間歇性跳動了起來。

站在徐川的身旁，牧偉曄研究員盯著屏幕上的實驗數據深深的皺起了眉頭，最終嘆了口氣，看向徐川開口說道。

“相信徐院士您已經注意到了爆發脈沖性磁場數據的異常跳動了，這個就是剛剛我在分析的非線性的、不穩定的磁流體動力性問題。”

略微停頓了一下，他接著說道：“在這臺脈沖式電磁推進器保持高功率.....嗯....輸出功率達到47.78以上，就有概率就出現這種磁場問題。”

“我測試過，這種非線性的、不穩定的磁流體動力性問題會隨著輸出功率的提升而增高。”

“在滿功率全力推進的時候，最早出現對應癥狀的時間在15分鐘左右，平均在20分鐘25分鐘區間。”

說到這，牧偉曄長嘆了口氣，接著說道：“但遺憾的是，我到現在都沒有找到這個問題的根源，也沒有找到解決它的辦法。”

觀測室中，盯著眼前屏幕上的實驗數據看了一會后，徐川突然開口說道：“控制一下等離子體推進工質的輸入速度試試。”

一旁，牧偉曄和常華祥同時看了過來，臉上帶著一絲詫異和好奇的神色。

徐川想了下，補充道：“保持磁力線重接·脈沖式電磁推進器的輸出功率，同時逐步降低等離子體推進工質的輸入速度試一下。”

聞言，牧偉曄心頭一動，試探性的開口問道：“徐院士，您...找到問題的所在點了？”

徐川：“暫時還不確定，不過可以先按照我說的試試。”

“好！”

深吸了口氣，牧偉曄快速的在通訊指揮頻道中下達了指令。

“等離子體工質組請注意，請在接下來的三分鐘內分六個梯度從100工質輸入逐級以10的數值降低工質輸入量！”

“收到！”

耳麥中，等離子體工質組的匯報聲傳遞了過來。

牧偉曄的目光落在了眼前的屏幕上，安靜的等待著后續的實驗。

三分鐘，六個梯度逐級降低等離子體工質的輸入數量，每次降低百分之十，每次持續三十秒，這應該足夠從實驗數據中看出些什么了。

如果真如這位徐院士所說的，這里面存在著什么的問題的話.....

伴隨著等離子體工質組對輸入工質數量的調控，觀測室中，偌大的監控屏幕上，那記錄著爆發脈沖性磁場數據，原本如同大A股市K線圖一般毫無規律跳動著的數據線條慢慢的開始了新的變化。

站在屏幕前，牧偉曄推了推鼻梁上的眼鏡，盯著屏幕上的數據圖臉上帶著一絲迷茫。

除了波動的弧度看上去似乎小了一點的樣子，爆發脈沖性磁場數據好像也沒有什么變化的樣子。

皺著眉頭盯著屏幕上跳動的曲線圖看了好一會，他最終將目光移到了站在一旁的徐川身上。

是徐院士的推測有問題嗎？

他的腦海中下意識的浮現出了一個想法。

此時此刻，牧偉曄心中的想法復雜至極。

一方面即希望這個困難了他小半年的難題能夠得到解決。另一方面又

雖然說他聽過無數次和這位的傳說和創造過的奇跡，但畢竟只是聽說而已。

盡管他很清楚自己的能力遠遠比不上這位徐院士，比如數學物理等方面，別說比較了，就是尾燈都看不到。

但在涉及到自己研究的核心領域中，老實說牧偉曄并不覺得自己會比這位弱多少。

當然，有這種想法也很正常。

畢竟能夠走到他這種高度，能夠單獨掌控一個投資過億的獨立項目的學者或研究人員，每一個都對自己有著十足的信心，沒人會覺得自己比其他人弱。

在牧偉曄看來，或許這位徐院士有能力解決這個問題。但無論如何都不可能第一次過來現場，看兩眼實驗數據就找到他找了小半年都沒有找到的問題吧？

如果他研究了小半年都沒有找到原因，也沒有找到解決辦法的難題如果就這樣被解決了，那他這小半年來都在努力個啥？

不可能！

這絕對不可能！

真要這樣，他還不如找塊豆腐撞死自己算了。

腦海中的思緒浮動著，回過神來，牧偉曄忽然對上了徐川的視線。

那雙深邃的眼眸仿佛帶著看穿世間一切真理的光芒，讓他心頭不自覺的震動了一下。

觀測室中，看著走神的這名研究員，徐川笑了笑，開口說道。

“關于非線性的、不穩定的磁流體動力性問題會隨著輸出功率的提升而增高的問題，我想著應該是等離子體工質導致的。”

聽到這話，回過神來的牧偉曄一臉詫異茫然的看了過來。

“等離子體工質導致的？”

“這不應該，實驗測試中我使用的是最適合電推進引擎的工質·氙氣。”

“而且我也實驗過使用其他的工質，如氪氣、氦氣、氮氣等氣體作為工質來使用，但這個問題并沒有得到解決。”

對于電推進技術而言，氙氣幾乎是各大電推進引擎使用的推進工質的第一選擇。

畢竟電推進的基本原理是推進劑被電離成離子，然后被靜電場或電磁場加速噴出。

而對于給定的加速電壓（即給定的能量）恒定的情況下，質量越大的粒子，獲得的出口速度會相對較低，但它攜帶的動量更大。

也就是說在相同的質量流率下，使用質量大的原子意味著每次“噴射”帶走的動量更多，從而能產生更高效的推力。

這就像是用機槍射擊，發射一顆重子彈（氙離子）比發射一顆輕子彈（氦離子）的后坐力（推力）更大，對目標的沖擊更強一樣。

而從物理層面來說，氙氣的高原子質量和低電離能的組合，在推力和能量效率上提供了最佳平衡。

再加上從工程層面它化學惰性和易于儲存的特性，滿足了航天任務對長壽命、高可靠性的絕對要求。

因此，對于追求極致性能和高可靠性的關鍵任務（如深空探測、大型通信衛星的南北位保），氙氣是不二之選。

觀測室中，徐川笑了笑，并沒有解釋這個問題，也沒有解釋問題的核心，而是開口詢問了對方一個問題。

“非線性意味著系統的輸出不與輸入成正比，它無法用簡單的線性方程描述，那么你知道它的來源有幾個方面嗎？”

聽到這個問題，牧偉曄愣了一下。

不是問題太難，而是這個問題實在是太簡單了。

簡單到對于任何一個剛進入了電推進引擎和研究磁場的學者都能回答上來的地步。

遲疑了一下，雖然有些不確定對方的意思是真的在詢問這個簡單的問題，還是在考驗什么其他的知識，但他還是按照問題的意思簡要的回答了一遍。

“對于非線性特性來說，它的來源主要有介質屬性的劇烈變化、磁流體動力學方程的內在非線性、邊界層的移動與變形、輻射與能量損失四大來源。”

聽到答案，徐川笑了笑，開口道：“還有嗎？”

聞言，牧偉曄皺著眉頭思索了一下，嘗試性的回道：“電流體不穩定性和磁流體動力學不穩定性也會在一定程度上加劇非線性特性的不穩定性。”

點了點頭，徐川笑著開口道：“你說的很對，這些的確都是造成非線性和不穩定的，脈沖電磁推進器中非線性的、不穩定的磁流體動力性問題會隨著輸出功率的提升而增高的主要原因。”

“但關于這些原因，其實可以簡化成一句話。”

“它的根源，在于等離子體本身的性質以及它與電磁場的強烈耦合。”

說到這，徐川略微停頓了一下，目光看向面前的顯示屏幕，落在了那些交織變化，錯綜復雜的曲線數據上，緊接著看向牧偉曄，開口說道。

“無論是你所說的介質屬性的劇烈變化還是磁流體動力學方程的內在非線性難題，亦或者是邊界層的移動與變形.....”

“其本質都是等離子體在與電磁場的強烈耦合過程中產生的復雜物理現象而已。”

“它根植于等離子體物理的本質，表現為一系列復雜的相互作用和不穩定性模式，最終導致效率、壽命和可靠性的下降。”

“比如介質屬性的劇烈變化，在脈沖開始時，工質可能是固態或中性氣體，電阻近乎無窮大。”

“在擊穿后，瞬間變為高溫等離子體，電阻急劇下降，成為良導體。”

“這種從絕緣體到導體的相變過程本身就是高度非線性的，其電導率、溫度、密度相互耦合，變化多個數量級。”

“那么在工質從不良導體轉向良導體的過程中，會形成等離子體鞘層，進一步擾動脈沖電磁推進器中的磁場、磁流體、等離子體等等。”

“而磁流體動力學不穩定性則會存在電流片（如磁重聯區域）的情況下發生，會導致電流片斷裂成多個磁島，破壞加速場的整體性，使能量從定向動能轉化為無序的熱能。”

“這會使得電流柱和磁場像一條繩子一樣發生彎曲，彎曲處的磁場一側變強一側變弱，導致彎曲加劇，最終可能使等離子體柱接觸到電極或壁面，造成短路和侵蝕等等。”

觀測室中，聽完徐川的解釋后，牧偉曄的眉頭皺得更深了，他思索了一會，開口說道。

“這是脈沖式電磁推進器的核心難題。”

“通常來說，這一問題的解決途徑是結合高級數值模擬、精妙的實驗診斷和創新的主動\/被動控制技術來共同抑制磁場中的非線性、不穩定磁流體動力學問題。”

“比如高精度數值模擬、主動控制策略、利用具有特定電阻率的多孔電極，使磁場能更好地擴散到等離子體中等等手段我都嘗試過了。”

“而且使用的是更容易均勻電離的工質氙氣，如果氙氣這種最容易擴散的工質都不行的話，我真的想不到還有什么其他的工質可以。”

站在屏幕前，徐川輕輕的笑了笑，開口道：“并不是說氙氣不行，而是或許你可以考慮換個方向。”

“換個方向？”牧偉曄看了過來，臉上帶著好奇的神色。

老實說，能夠解決這個問題的方向他都嘗試過了。

甚至為了能夠更高精度的模擬數值計算，控制脈沖電磁推進器中的磁場、磁流體、等離子體，他還申請了量子超算中心來進行實時控制。

但結果并不是多么的理想。

徐川輕松了笑了笑，開口道：“其實方法很簡單，你被禁錮在尋找如何控制脈沖電磁推進器中的磁場、磁流體、等離子體這些東西上太久了。”

“既然控制它們是一件做不到的事情，那么為什么不可以在工質進入環狀脈沖電容器組前，就讓它從氣態變成等離子態呢？”