审判—31(1 / 1)
刘昕坚定地支持了原始的八木天线方案,这个方案虽说技术落后,但是制作简单却是一个很大优势,拥有简单雷达结构意味着可以把雷达天线做得比较皮实,在支撑力和散热等问题上也方便处理,一般来说人类开辟新领域就会出现技术反古现象,运用原始发射天线并不奇怪。
刘昕对八木天线的具体设想是:在地球同步轨道上建立一个长12公里,高8公里的巨型天线,这个规模接近齐奥尔太空城,雷达主干为一根高强度的管状通道,管道足够宽大,里面能够通行汽车,开展物资运输,方便雷达的建设施工和建成后的维护。以管状通道为主干安装八木天线,然后在八木天线上安装二级八木天线,再在二级八木天线上安装三级八木天线,这样形成一个数量密集的八木天线集群,这些八木天线的三级结构长度依然达数百米,尺寸足够大,假如有需要,还可以考虑安装四级、五级八木天线,以增强近距离信号的强度,根据雷达电磁波波瓣投射原理,能够把电磁波投射到最远距离的雷达结构还是八木天线的一级结构,其他结构只能补充近距离的雷达波盲区。由于人类太空活动集中于太阳黄道面上的特点,只需使用窄波束获得最大通信距离为目的就可以了,基本不用考虑波瓣的覆盖高度。
研究所的同事们一致认为,从目前太空环境来看,除了宇宙辐射以外,并没有太多杂波,太空通信系统主要是用于民用运输设备的引导,短期内也不会出现强烈的军事干扰。从土星到地球的距离看,通信过程中会有一个小时的延时,这是短期内人类科技不可逾越的障碍,根据相对论中任何速度都不能超越光速的定律,现阶段这个问题可以完全不予考虑。甚低频电磁波最大的优点是衰减率低,传送距离远,可以绕过任何恒星和行星,包括木星、土星等大型气态星实施信息传递。这种八木天线结构简单,维修方便,个别低级八木天线损坏后即使没有及时进行维修也不会影响天线的主要功能,通过这种八木天线在hf波段上把信号投射到太阳的黄道面,比起其他任何波段信号,能量消耗都是最低的。
问题绕了一个圈,大家又把注意力转回到散热问题上。从发射功率来说,目前人类能够稳定发射的雷达最大功率不足1兆瓦,主要军事大国探测飞机和洲际导弹的距离达数万公里,而现在需要建设的这个超远程太空雷达探测距离要达到人类现有最大探测距离的几万倍。在这种条件下,考虑到地球远程预警雷达的通信信号要穿透大气、海水等介质传播,衰减很快,星际通信的电磁波传播是在真空进行的,能量消耗至少可以减小一个数量级。另外,现在设计的天线体积已经大大超过从前,甚低频电磁波的频率也可以降到更低,从而进一步减小电磁波的衰减,增加传播距离,而当前太空雷达要探测的太空人造物,比如大型主力战舰和大型运输舰体积比从前地球远程预警雷达探测的飞机、导弹要大了几个数量级,这样我们的发射功率还可以减小一个数量级。原苏联长46米,高17米的杜加—3远程警戒雷达号称当时世界上最大的远程预警雷达,但是稳定发射功率只有1兆瓦。按照早期人类大型雷达探测精度要求低,数据交换量小等特点来计算,现在建设的超远程太空雷达稳定功率只要达到几千兆瓦或者一万兆瓦就够了,但这这个功率还是远远超出现有雷达的最大功率,达到杜加—3雷达最大发射功率的几百倍,无限增加功率带来的问题必然非常多,散热问题肯定是首当其冲,假如不能处理好雷达散热问题,雷达天线有被烧熔的可能性,即使只是因高温发生变形后果也是非常严重的。刘昕用响亮的声音说:“作为科学工作者也不能因为这个探测距离就被吓倒,早在1957年麻省理工学院研制的巨型跟踪雷达“石磨山”就对4亿公里外的金星发射了电磁波并收到回波,虽然现在我们要探测的这些目标比金星要小得多,但是作为一百多年以后的现代人,我相信我们有能力解决这些问题。3公里多的一级八木天线足够粗壮,可以在上面设置水冷或者油冷系统,而雷达的发热是不均匀的,一部分天线上发热量过大,容易造成天线变形,天线变形以后的另一个麻烦就是雷达波瓣偏离原有的预设区,另一些部分发热则不严重,我们可以在发热比较集中的地方采取油冷结合气膜冷却,在发热不严重的地方只采用油冷处理,假如高温高压下的燃气机叶片都能生存下来,我不相信偌大的雷达天线就生存不下去。”
刘昕博士的话刚说完,会议室传出一个孤单的掌声,大家定眼一看,原来是乔主任在鼓掌。有人发言说:“这个系统耗资巨大,建造成本高昂,然而所用的技术实在是太过时了,我个人不太看好。”他这句话也代表了会议室里绝大多数人的心声。
乔主任说:“目前的国际环境是哪个国家的通信系统首先获得国际宇宙通信组织的认可,哪个国家就将主宰太空通信建设标准几十年,刘博士提出的这个系统最大的两个优点是:一是主雷达几乎没有盲区,能够满足国际宇宙通信组织和世界太空军同盟的认可。二是雷达的技术过时也是事实,不过过时的技术不需要等待技术突破,评价一个雷达系统最重要的指标是满足使用功能,这个落后系统绝大多数技术都是按现有技术基础设定的,这将为我们赢得先机,因此这个缺点也可以看作优点。我看好这个方案,我们所必须集中精力尽力推动这个方案的实施,我们要给这个计划项目取一个名字,据说我国通讯兵是由一部半电台起家的,这也反应了我国通信兵是在最落后的技术条件下诞生的,目前我们将再次使用落后技术创造奇迹,我建议把这个计划叫做“半电台”计划”。