2031年3月,北京,龍國科學院。
林小鏡在核心專案組已經待了五個月。電極分系統的工作進展順利——梯度塗層的工藝已經定型,放大生產也通過了驗證,壽命測試跑到五萬小時還沒壞。她把資料整理成報告,提交給了專案組,韓衛東看完說了一句“可以了”,然後就把她晾在一邊了。不是故意的,是其他分系統的進度跟不上。電源系統還在攻關,控制系統還在除錯,測試系統還在搭建。她沒事做了。
林小鏡不喜歡“沒事做”。她坐在工位上,開啟電腦,翻出了DT推進器的理論模型。這個模型是她在國防科大的時候建的,用來計算電極燒蝕速率。模型的核心是一個假設:等離子體在電極表面形成的鞘層是穩態的。她當時覺得這個假設合理,因為等離子體的引數變化很慢,可以近似為穩態。但現在,她有了新的資料——梯度塗層的壽命測試跑到五萬小時還沒壞。她開始懷疑,穩態假設是不是錯了。如果等離子體和電極的相互作用不是穩態的,那麼她的模型就會低估或高估燒蝕速率。
她花了三天時間,重新推導了鞘層方程,去掉了“穩態”假設,加上了時間導數項。推導很複雜,涉及偏微分方程和數值解法。她用了整整三頁草稿紙,才把方程寫出來。然後她開始求解。數值解的結果讓她愣住了——非穩態鞘層的行為和穩態完全不同。在穩態模型中,離子轟擊電極的能量是恆定的。在非穩態模型中,離子轟擊能量會隨時間波動,在某些時刻會遠高於穩態值。這意味著,電極燒蝕不是“慢慢發生的”,而是“突然發生的”。在某個時刻,離子能量突然飆升,把電極表面轟出一個坑。然後能量回落,燒蝕暫停。然後過一段時間,又轟出一個坑。這種“間歇性燒蝕”,穩態模型完全無法描述。
林小鏡看著螢幕上的資料,心跳加速了。這不是“改進”,這是“推翻”。穩態模型是錯的。或者說,穩態模型只在特定條件下成立。在真實的DT推進器中,等離子體引數是波動的,鞘層是非穩態的。她需要建立一個全新的理論框架。
她把結果拿給韓衛東看。韓衛東看了,沉默了很久。
“你確定?”
“確定。數值解收斂了。邊界條件也驗證了。結果自洽。”
韓衛東看著她。“你知道這意味著什麼嗎?”
“知道。現有的DT推進器設計方法,都是基於穩態假設。如果穩態假設是錯的,那麼所有設計都需要重新評估。電極壽命、推進效率、工作穩定性——全都需要重新算。”
韓衛東靠在椅背上,看著天花板。辦公室裡很安靜。
“你寫個報告。我拿給周老師看。”
“好。”
林小鏡用了三天,寫了一份五十頁的報告。標題是“DT推進器非穩態鞘層動力學研究”。她寫了推導過程、數值方法、結果分析、工程意義。她把報告發給韓衛東,韓衛東轉給了周明遠。周明遠看了,回覆:“來我辦公室。”
林小鏡敲門進去。周明遠坐在辦公桌後面,面前攤著她的報告,上面畫滿了紅色的批註。
“你這個工作,很重要。”周明遠說。
林小鏡沒說話。
“穩態鞘層模型用了三十年。所有人都以為它是對的。你發現它是錯的。這就是科學。”周明遠看著她,“但你要做好準備。你推翻了三十年的理論,會有人質疑,有人反對,有人罵你。”
“我知道。”
“你不怕?”
“不怕。資料是對的。”
周明遠笑了。“好。你把這篇報告寫成論文,投《物理評論快報》。”
林小鏡用了兩週,把報告改成了論文。二十頁,八千字,三十個公式,二十張圖。她把初稿發給周明遠,周明遠改了一週,改完說“投”。她投了。
審稿意見一個月後回來。兩個審稿人,一個大修,一個小修。大修的那個寫了三頁意見,第一條是“作者聲稱穩態假設是錯誤的,但未提供足夠的實驗證據”。林小鏡看著那條意見,知道他說得對。她只有數值解,沒有實驗驗證。她需要做實驗。她去找韓衛東。
“韓老師,我需要做實驗驗證非穩態鞘層模型。”
“什麼實驗?”
“在DT推進器上裝一個高速探針,測量鞘層電勢的瞬態變化。時間解析度需要達到微秒級。”
韓衛東想了想。“現有的探針,時間解析度只有毫秒級。你需要自己設計。”
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