就在代表团归国后不久,“信风”智能融合通信感知系统,迎来了其研制过程中最具挑战性的一次地面模拟测试:尝试在模拟的高超音速“黑障”条件下,维持最低限度的通信与导航能力。
所谓“黑障”,是指飞行器以极高速度再入大气层或在大气层内高速飞行时,周围空气被剧烈压缩和摩擦,产生高温电离,形成一层包裹飞行器的等离子体鞘套。这层等离子体能强烈吸收和反射无线电波,导致飞行器与外界无线电通信完全中断,雷达等探测手段也基本失效。这是制约高超音速飞行器远程操控、数据回传、协同作战的世界性难题。
“信风”系统的核心目标之一,就是利用多频段、多模式智能融合技术,结合飞行器姿态和等离子体鞘套状态的预测与感知,寻找或制造“黑障”中可能的通信“窗口”,或者至少维持极其微弱但关键的信息链路。
测试在专门建造的“等离子体环境模拟实验室”进行。实验室中央是一个巨大的真空舱,舱内可以通过特殊装置产生接近真实“黑障”环境的高温、高密度等离子体。一台经过特殊改造的LY-I机头段被置于舱内。外部,则是由“信风”团队和合作单位搭建的模拟地面站、中继卫星和协同飞行器节点。
秦念、吴思远以及通信领域的专家们齐聚观察室。负责“信风”系统的首席科学家徐工,面色凝重地进行着最后的检查。
“测试准备就绪。模拟等离子体参数设定:电子密度对应8马赫,45公里高度飞行状态,鞘套厚度预估0.5米。”徐工报告。
“开始测试。”秦念下令。
真空舱内,幽蓝的电弧亮起,高温气体注入,很快,在LY-I机头段周围,形成了一层肉眼可见的、微微发光的不稳定等离子体区域。监控屏幕上,代表通信链路状态的指标几乎瞬间全部跌入红色:传统的UhF、L、S波段信号衰减超过99.9%,完全中断。
“启动‘信风’多频段自适应探测与链路建立程序。”徐工说道。
监控屏幕上,“信风”系统的控制界面开始飞速跳动。它首先尝试了更高频率的Ka波段和激光通信,但这些频率在如此高密度的等离子体面前,同样被迅速吸收,激光束严重散射,无法建立稳定链路。
“高频段尝试失败。”操作员报告。
“启动b方案:低频段穿透尝试与鞘套谐振利用。”徐工声音平稳。
系统切换到甚低频和低频波段。这些波长很长的无线电波,对等离子体的穿透能力稍强。同时,“信风”系统根据等离子体参数的实时反馈,开始微调发射频率和功率,试图寻找等离子体鞘套可能存在的、因不均匀性而产生的某种“谐振透射窗”或“衰减谷点”。
这是一个极其精细和动态的过程。监控屏幕上的信号强度指示器,在极低的基线水平上,开始出现极其微弱的、忽高忽低的波动。
“检测到疑似链路特征!在VLF频段,频率点F1附近,信噪比有0.5db的瞬时提升!持续时间约80毫秒!”一名紧紧盯着频谱分析屏幕的工程师喊道,声音带着激动。
“尝试锁定并维持!注入加密信标信号!”徐工立刻下令。
然而,那微弱的“窗口”稍纵即逝,信号很快又被等离子体吞没。尝试持续了数分钟,这种极其短暂、不稳定的“链路闪现”只出现了三次,而且频率点都不相同,无法预测。
“通信速率极低,勉强能传输几个字节的加密状态信息,无法支持任何有效的数据回传或指令接收。”徐工总结道,语气中带着明显的遗憾,“而且‘窗口’的出现具有高度随机性,依赖于等离子体瞬态的不均匀性,目前无法可靠预测和利用。”
观察室里气氛有些沉闷。虽然理论上知道“黑障”通信是顶级难题,但亲眼看到现有技术在模拟环境下的无力,还是让人感到挫折。
“导航信息呢?惯性\/天文组合导航在‘黑障’期间能否维持精度?”秦念问道,看向了负责导航子系统的专家。
“在完全失去外部无线电更新的情况下,仅靠高精度惯性导航单元和星敏感器,短时间内可以维持较高精度。但时间一长,惯性器件的累积误差会迅速放大。而且,等离子体鞘套本身可能会对星敏感器的星光观测造成扭曲和干扰,影响天文导航修正效果。”导航专家回答,“我们正在开发更先进的INS和抗干扰星敏算法,但完全依赖自主导航穿越长时间‘黑障’,风险依然很高。”
吴思远插话道:“从‘天权’控制的角度,如果穿越‘黑障’期间完全失去外部信息,我们只能依赖预设的飞行程序和机载传感器进行‘盲飞’。这对自主决策和飞行控制是极大考验,尤其是在需要应对突发威胁或变更任务时。”
秦念沉默了片刻,看着屏幕上那依旧被等离子体包裹的机头段。困难是赤裸裸的,但并非绝望。
“今天的结果,虽然不理想,但至少证明了在极端条件下,利用低频段和等离子体不均匀性,存在建立极端微弱链路的理论可能,哪怕只是一瞬间。”她缓缓开口,“这0.5db的提升,80毫秒的窗口,就是我们要抓住的‘稻草’,也是未来需要攻克的‘堡垒’。”
她转向徐工和团队:“我们不能只满足于寻找天然的‘窗口’。有没有可能,主动干预,制造‘窗口’?”
“主动干预?”徐工一愣。
“比如,”秦念思考着说,“通过飞行器表面的主动放电装置、或喷射特定物质、甚至利用特殊的电磁场构型,去局部、暂时地改变或‘凿穿’一部分等离子体鞘套,人为制造一个可控的通信通道?哪怕只能维持很短时间,只要能定期、可控地建立,就足以传输关键指令或状态信息。”
这个想法让所有人都是一震。这超出了传统通信技术的范畴,涉及等离子体物理、流体控制、甚至特殊材料等多个交叉学科。
“或者,换个思路。”吴思远受到启发,“如果穿越‘黑障’是不可避免的‘致盲期’,那么能否通过飞行前的精密规划和飞行中的超前预测,让‘天权’系统在进入‘黑障’前,就制定好一套完整的、涵盖多种可能性的‘盲飞-再入视界’衔接预案?并在飞出‘黑障’的瞬间,以最快速度重新建立态势感知,弥补信息空白?”
“又或者,”徐工也思路打开,“我们是否过于依赖单一飞行器?如果采用集群方式,部分飞行器可以保持在‘黑障’边缘或之外,作为中继节点,为穿越‘黑障’的同伴提供信息支持和接力引导?”
讨论一下子热烈起来。失败的测试,反而激发了更多打破常规的设想。
秦念脸上露出了笑容:“看,这就是遇到真正难题的意义。它逼着我们跳出框框,去思考更根本、更创新的解决方案。‘信风’项目的目标,不仅仅是适应环境,更要尝试去影响和改变环境,哪怕只是一点点。”
她做出部署:“徐工,组织力量,对‘主动干预等离子体鞘套’的可行性进行深入调研和初步概念设计,同时不放弃对自然‘窗口’的探测与预测算法研究。吴思远,你们‘天权’团队,开始着手研究‘黑障盲飞’的智能预案生成和快速恢复策略。集群中继的思路也很有价值,可以作为远期技术储备进行探索。”
会议结束后,秦念没有立即离开。她走到观察窗前,看着真空舱内渐渐消散的等离子体光芒,以及那个孤零零的LY-I机头段。
徐工走到她身边,叹了口气:“秦总,对不起,让您失望了。”
“失望?”秦念转过头,看着这位年过半百、头发已花白的通信专家,“徐工,你知道我第一次参与重大项目攻关时,我的导师对我说过什么吗?”
徐工摇摇头。
“他说,搞前沿科技,最怕的不是失败,而是连失败都稀里糊涂,不知道败在哪里。”秦念的目光重新投向舱内,“今天,我们虽然没成功,但我们知道了败在哪里,知道了难点有多难,也知道了可能有几条新的路可以尝试去走。这怎么能叫失望?这分明是前进了一大步。”
她拍了拍徐工的肩膀:“放手去干,不要有包袱。需要什么资源、协调什么单位,直接报给我。”
徐工的眼眶有些发红,用力点了点头:“谢谢秦总!我们一定尽全力!”
秦念走出实验室时,天色已晚。秋夜的星空格外清晰,银河如练横跨天际。
她仰头望着星空,想起那些在“黑障”中与外界隔绝的飞行器。它们像潜入深海的鲸鱼,在无声的黑暗中孤独前行,只有自己知道自己在哪里、要去向何方。
而她和她的团队要做的,就是给这些“鲸鱼”装上即使在最深的黑暗中也依然能闪烁的“灯语”,让它们不至于迷失,让远方始终有等待和指引。
路还很长,很难。
但只要方向对了,每一步,都是前进。
回到办公室,秦念在笔记本上写下一行字:
“黑障非绝境,实为通信之巅。登顶之路,始于今日之败。”