“Active Mass Balance Auto Control?
“基于质量块移动的自主姿态制御?”
啥玩意啊,这地方不是金发碧眼欧洲风情吗,怎么英语这么塑料?
杜逸看着墙边的白板不由得陷入自我怀疑。
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早上的大会已经结束半小时了,现在负责各个工作环节与方向的小组都回到了各自的实验室布置具体工作——会议室是肯定抢不到了,大家都在抢,不如回各自屋里算了。
杜逸所在的是研制流程上第一环节中的结构组,他们需要迅速提出符合设计要求的原理性机械结构,并通过动力学等方面的分析进行初步验证。
接下来就是就是结合具体的载体初步应用这套方案。这期间需要协同控制组实现基本功能的控制,然后在软件、半实物、简易样品上分别进行联合仿真与调试。
再往后就交由下一环节的小组了,他们会针对于具体情况进行更加细节的设计与优化,并且连带上制造部门开始真正的技术验证机的搭建与调试。
在这一过程中,后续环节的小组需要更具体的细化设计、更高的制造试验成本、更综合的校验考量、甚至还包括了人机工程等方面的多角度校核。
高昂的时间、人力、物资成本不足以支撑他们再去灵活地调整方案的大方向。——而且众所周知,哪怕是对于一个齿轮参数的设计与校核来说,设计都是从薄弱环节与需求出发,求一个最优解,要贪上限;校核都是从其他条件补充,求一个合格解,保一个下限。
所以可以探索不同原理与方案、最“creative”、最能整活的工作,还在第一环节的结构组手上。
杜逸冒头:说到这个我可就来劲了嗷.jpg
上门课程设计里设计的是蓝星上本就有原型的巨型斗轮挖掘机的部分结构。其实框架就摆在那里了,说是设计,大部分时间都是验证可靠性。
倒也不是说杜逸觉得这种工作“压抑天性”、“磨灭创造力”、“有违人伦天理”。他认为自己很清楚事关人类存亡的能源供给保障体系有多么重要,任何环节都不容疏忽,需要包括他在内无数的螺丝钉在事前反复校验并在几千年的运行过程中时时检查维护——但他也是真的想在设计东西的时候头脑风暴然后整点花活。
不然他来做结构还图个啥呢,图打螺丝?还是低工资?
现在整活的大权就捏在他们组手里,只能说是芜湖起飞。
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视线转回组会内容,组长约瑟夫·范那勒在白板上写下标题后转过身来,扫视一圈屋内众人。
“派下来的任务我已经放在团队空间,各位应该都看到了。
“我们的目标很清晰,就是优化空间作业机器人的姿态控制能力。
“但我们的任务真的清晰吗?是也不是。
“尤其是新入职的注意听好了,这不是你们过去所学的单纯的专业课程,在原理上对几个极端简化的理想化机器人模型指指点点、似懂非懂。也不会是让你们和做实验一样,控制大部分变量并针对某个特殊应用场景专门调试某几个参数。
“鉴于派下来的要求,我们需要从原理验证开始,构建一套不依赖于姿态制御喷口的纯机械结构的高效姿态调节技术,这不会是轻松的活计,接下来我说一下以后的时间安排...”
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看约瑟夫终于安排完了工作,晃悠进了他的独立小套间里,杜逸打算借着泡咖啡的功夫四处认一下人。不过邻桌的同事则是直接凑了上来,打断了他的起身。
“杜逸学长,你怎么看这个题目?”她很自来熟的就搭上话了。注意到杜逸略显困惑的眼神,她立刻补充道,“你可以叫我罗伊,简罗伊,70届机械系的今天刚入职。”她还指了一下自己脚边没拆完的箱子。“呃,你也看到了,一直在开会,连东西都还没整理好。”
想着从邻桌开始认人也不赖,杜逸转过身来也简单自我介绍了一下,“杜逸,叫我约翰也可以,69届机器人的。听导师说你硕士论文做的结构很精彩,很高兴见到你。”
——顺带提一嘴,杜逸是本名,而系统帮他找的洋文名字是John Doe。要说同音吧也是同音,但要说实际含义吧,和张三李四王五没啥分别。所以杜逸还挺喜欢别人直接叫他的“英文姓”,四舍五入吧,就当是老外口音不准地喊他本名了。
“好的,杜逸前辈,所以你现在有什么想法了吗?”
“其实我都还没搞清楚为什么要搞纯结构向的姿态制御。虽然空间作业机器人对于姿态控制的需求并不小,但其实多数时候是可以依附固定在作业对象上再开始工作的,此外需求姿态控制的场景没有多到推进器和工质无法支撑的地步。”
看着简身前厚厚的一摞书还压在腿上,忙着讨论连这茬都忘了的样子,杜逸赶紧提醒,“边收东西边聊,又不是多严谨的东西,就随便聊聊。来,我也帮把手。”他伸手进到一个纸箱里,开始帮着把书籍、文具、电子设备还有各种的小摆件搬到桌上。
简也在简单谢了一声之后开始分门别类地收拾桌面并组织语言开始回答。“虽然现在的等离子推进技术愈加成熟,功率与比冲都在增长,但总功率还是极其有限。现在大规模应用的热核火箭喷口消耗工质依然太快。
“如果真的考虑到和现在的应用场景完全相反,在深空中长时间进行精密工作的话,安排我们设计这样的姿态制御技术应该还是很有前瞻性的。”
其实道理很简单,在几乎没有重力和各种阻力的非常理想的太空环境中,可以认为是孤立系统动量守恒。那么一个质点的运动状态改变就必然是建立在其一部分质量被反向高速抛出,使得整体动量不变而主体部分实现期望的运动变化。
此时每次变向和加减速都需要抛出一部分质量,而不影响主体本身功能的、可以抛出的工质是有限的,如燃料、助燃剂与其燃烧后的产物。那么就要开源节流,一方面没必要时少用,一方面提高利用效率。
怎么提高效率呢?根据很简单的蓝星21世纪初高中物理学习过的动量知识,自然是抛出去的速度越快那么消耗同样质量的工质所得到的冲量越大——这就是比冲——所能实现的加速效果越好。
怎么提速呢?传统化学能抛出燃烧产物的速度不超过5km/s,这是一个巨大的门槛,而哪怕是20世纪末的蓝星的离子发动机则是采取用电场加速离子并甩出去的方式可以达到30km/s甚至更高。
而在经历了宇宙殖民地基础设施建设,大规模移民,然后继续发展了数十年,相较杜逸所熟悉的时代发展了一百多年的宇宙纪元0070年代,离子推进器更是早就发展到了——到了——到了!
笑死,电推根本还没出实验室大门,天知道当年修建宇宙殖民地的时候是多么财大气粗才能玩热核火箭推进器放烟花,送上来这么多物资。
另一方面要怎么节流呢?
或许各位应该都注意到了,前面讨论动量守恒的时候可是把机器人看做了一个质点,但机器人自然是有体积和形状的,还有自身的机械臂的状态和朝向需要考虑周全才能进行复杂而又周密的太空作业。
可是加速减速必须要消耗工质来调节也就罢了,原地不动的时候总可以抠门一下了吧?原地转个身不需要周身几十个小喷口联动微操了吧?省着点吧您内!