Сергей Галактионов – Лагранж (страница 7)

— Хьюстон согласует всё, что подтверждено расчётом и не убивает людей, — сказала Кэт. — Но я бы предпочла второй вариант. Шунтирование — это физическое решение. Повышение напряжения — это маскировка.

Ревин хотел спросить у Лю, но Лю уже говорил:

— Второй и третий. Оба. Шунтирование — как основное решение. Повышение напряжения — как временное, на период прокладки дополнительного кабеля. И я хочу добавить четвёртый вариант.

— Какой?

— Стабилизатор питания непосредственно на входе квантового генератора. Отдельный DC-DC преобразователь с низким выходным импедансом и подавлением пульсаций не хуже шестидесяти децибел. Он изолирует генератор от колебаний шины.

Ревин посмотрел на Лю. Лю смотрел на экран, где светились цифры напряжения — сто четырнадцать вольт, красная зона.

— У вас есть такой преобразователь?

— В ЗИП — нет. Но у меня есть Ли Синьвэй.

Ли Синьвэй, самый молодой инженер экспедиции, двадцать семь лет, магистр по радиационно-стойкой микроэлектронике. Ревин вспомнил его — тихий парень с тонкими пальцами и манерой смотреть на электронные платы так, будто он видит не компоненты, а электроны, бегущие по дорожкам.

— Он может собрать стабилизатор из того, что есть на борту, — продолжил Лю. — Я работал с ним три года. Он может собрать стабилизатор из того, что есть в мусорной корзине.

Ревин невольно усмехнулся. Потом посмотрел на Кэт.

— Параллельная работа. Патель — шунтирование. Ли — стабилизатор. Кэт — связь с Хьюстоном по повышению напряжения на шине как временная мера. Лю — общая координация по энергосистеме. Я иду разбираться со стыковочным узлом — хочу поставить на него постоянный акустический мониторинг.

— Вы всё ещё думаете о ночном звуке? — спросила Кэт.

— Я никогда не перестаю думать о звуках, которых не должно быть.

Пока Патель с Жарковым прокладывали дополнительный кабель — шестнадцать метров, от распределительного щита «Колумбии» до силового ввода «Тяньгуна», через три переходных тоннеля и два негерметичных отсека, — Ревин занялся тем, что считал не менее важным: он устанавливал датчики.

Пьезоэлектрические акселерометры — маленькие, размером с монету, каждый способный измерять вибрацию с частотой до ста килогерц и чувствительностью, достаточной, чтобы зафиксировать падение пылинки на стальную плиту. Ревин закрепил шесть таких датчиков на стыковочном узле «Факел-Колумбия» — по три с каждой стороны фланца — и подключил их к бортовой системе сбора данных.

Теперь любой звук, любая вибрация, любое микродвижение в стыке записывалось непрерывно, с меткой времени, с привязкой к орбитальному положению (солнце/тень), с корреляцией к температуре обшивки.

Пока он работал в тесном тоннеле, приклеивая датчики эпоксидным клеем к гладкой стали фланца, он думал о металле.

Титановый сплав Ti-6Al-4V — рабочая лошадка аэрокосмической промышленности. Шесть процентов алюминия, четыре процента ванадия, остальное — титан. Альфа-бета сплав: при комнатной температуре кристаллическая решётка титана существует в двух формах — гексагональной плотноупакованной (альфа-фаза) и объёмно-центрированной кубической (бета-фаза). Алюминий стабилизирует альфа-фазу. Ванадий — бета-фазу. Соотношение фаз определяет свойства: прочность, пластичность, коррозионную стойкость, усталостную долговечность.

При нагреве до ста двадцати градусов — температура солнечной стороны обшивки — ничего не происходит. Сплав стабилен до четырёхсот. При охлаждении до минус ста пятидесяти — тоже ничего катастрофического: Ti-6Al-4V сохраняет пластичность до минус двухсот. Но — и это «но», о котором Ревин думал, приклеивая последний датчик, — каждый цикл нагрев-охлаждение создаёт в металле микронапряжения. На границе между альфа- и бета-зёрнами, где кристаллические решётки не совпадают, термические деформации неодинаковы. Альфа-зерно расширяется в одну сторону, бета-зерно — в другую. Граница между ними испытывает сдвиг. Ничтожный — нанометры. Но повторяющийся. Пять тысяч семьсот раз за одиннадцать суток. Шестьдесят три раза в сутки. И каждый раз — чуть-чуть, неизмеримо мало — граница зерна ослабевает.

Это называется термоусталость. Она не описывается в рекламных буклетах материалов. Она описывается в монографиях, которые читают люди вроде Натальи Ким.

Ревин вызвал Ким по внутренней связи.

— Наталья Юрьевна, когда вы рассчитывали проставку вчера — вы закладывали термоусталость?

Пауза в три секунды. Ким думала.

— Я использовала кривую Вёлера для Ti-6Al-4V при амплитуде напряжения, соответствующей перепаду в двести семьдесят градусов. Ресурс — порядка двадцати тысяч циклов до появления микротрещин. При шестидесяти трёх циклах в сутки на низкой орбите это — триста семнадцать суток. Но в полёте к Марсу термоциклирование будет другим: корабль ориентирован постоянно, солнечная сторона не меняется. Количество циклов — в десятки раз меньше.

— А на этапе сборки? Девяносто шесть дней на орбите — это шесть тысяч сорок восемь циклов.

— Это тридцать процентов ресурса, — сказала Ким, и её голос стал чуть суше, чуть ровнее — признак того, что она только что увидела число, которое ей не понравилось. — Тридцать процентов — до полёта.

— Мы будем летать на узле, который выработал треть ресурса по термоусталости, ещё не покинув орбиту Земли.

— Да, — сказала Ким. — Если мы не примем мер.

— Какие меры?

— Термочехол. Многослойная экранно-вакуумная изоляция на стыковочный узел. Снизим амплитуду термоцикла с двухсот семидесяти до... я рассчитаю точнее, но ориентировочно — до пятидесяти-шестидесяти градусов. При такой амплитуде ресурс — более ста тысяч циклов. Проблема исчезает.

— Делайте, — сказал Ревин. — И оба узла — «Факел-Колумбия» и «Тяньгун-Колумбия».

— Есть.

Ревин отключился и повис в тоннеле, глядя на шесть маленьких датчиков, прилепленных к стальному кольцу. Шесть ушей, слушающих тишину металла. Он не знал, заговорит ли металл снова. Но теперь, если заговорит, — его услышат.

Ли Синьвэй собрал стабилизатор за девять часов.

Ревин наблюдал за процессом — частично, урывками, между другими задачами — и то, что он видел, вызывало в нём смесь восхищения и лёгкой тревоги. Ли работал за складным столом в лабораторном отсеке «Тяньгуна», закрепив ноги в напольных петлях, а компоненты — на магнитном коврике. Вокруг него плавали — буквально — инструменты: паяльник с вакуумным отсосом олова (обычный паяльник в невесомости опасен — капля расплавленного припоя, оторвавшись от платы, летит по инерции и может попасть в глаз, в вентиляцию, в прибор), пинцет, лупа на гибком кронштейне, осциллограф.

Он собирал стабилизатор из компонентов, извлечённых из трёх разных источников: контроллер ШИМ — из запасной платы управления термопарами; силовой MOSFET-транзистор — из резервного блока питания научного прибора, который не будет использоваться до полёта; конденсаторы и индуктивности — из ЗИП. Каждый компонент он проверял перед установкой: транзистор — на характериографе, конденсатор — на измерителе ёмкости и ESR, индуктивность — на импедансном анализаторе.

Схему Ли не рисовал — она существовала в его голове. Лю, стоявший рядом, один раз попросил показать принципиальную схему, и Ли начертил её маркером на листе бумаги за сорок секунд: понижающий преобразователь с синхронным выпрямлением, входное напряжение 100-140 В, выходное 120 В ±0,1%, пульсации — не более одного милливольта. Лю посмотрел на схему, кивнул и больше вопросов не задавал.

Когда стабилизатор был собран — небольшая плата размером с игральную карту, залитая конформным покрытием для защиты от влаги и пыли, — Ли подключил его к лабораторному источнику питания и нагрузке.

— Вход — сто четырнадцать вольт, — сказал он. Его голос был мягким, почти робким — голос человека, привыкшего разговаривать с электронами, а не с людьми. — Выход — сто двадцать ноль-ноль три. Пульсации...

Он переключил осциллограф на максимальную чувствительность — пятьсот микровольт на деление.

— Пульсации — шестьсот двадцать микровольт. Ноль целых шесть миллиом... нет, миллиВольт. Спецификация — один милливольт. В допуске.

Лю позволил себе улыбку — короткую, но настоящую.

— Теперь — термоиспытания, — сказал он. — Нагрев до семидесяти, охлаждение до минус двадцати. Три цикла. Проверим стабильность.

Термоиспытания заняли ещё четыре часа. Стабилизатор прошёл их без замечаний.

К двадцати трём часам по Гринвичу все три решения были реализованы: напряжение на шине временно поднято до ста двадцати четырёх вольт (Хьюстон согласовал после трёхчасового обсуждения), дополнительный силовой кабель проложен и подключён, стабилизатор Ли установлен на входе квантового генератора.

Напряжение на шине: сто двадцать целых две десятых вольта.

Напряжение на входе квантового генератора: сто двадцать целых ноль-ноль три вольта.

Пульсации: шестьсот двадцать микровольт.

Лю включил генератор. На экране появилась диаграмма — распределение степени запутанности фотонных пар. Идеальная запутанность — единица. Допустимый минимум — ноль целых девяносто пять сотых.

Цифра на экране: 0,983.

— Рабочий режим, — сказал Лю. И, помолчав: — Хороший стабилизатор.

Ли Синьвэй покраснел. В невесомости кровь приливает к лицу иначе, чем на Земле — не волной, а равномерно, и лицо не краснеет, а приобретает ровный, тёмно-розовый оттенок, похожий на закат.