“潜行者”一期原型的目标被明确为“基础可靠性与核心功能验证”,李卫国负责的能源系统便成为了重中之重,也是最令人头疼的环节。这个被期望能长期潜伏在野外、无声守望的“哨兵”,首先面临的就是如何“吃饭”活下去的现实问题。
农业版的“光能捕手”主要依赖非晶硅电池捕捉阳光,但在“潜行者”预设的复杂环境——茂密丛林、夜间、恶劣天气下——光照条件会变得极不可靠。李卫国构思的混合能源方案(光能+震动发电+温差发电),在图纸上很美,但一旦进入实践,立刻显露出其骨感的现实。
首先是震动发电。赵向阳找来一个小型的、基于电磁感应的震动发电模块样品。测试很快发现,这种发电方式效率低得令人沮丧。需要相当幅度和频率的机械震动(比如用力摇晃),才能产生足以点亮一个LED的微小电流。而对于探测人员脚步这种级别的、地面传导的微弱震动,发电模块的输出电压微弱到几乎淹没在噪声里,根本不足以对储能电容进行有效充电。
“指望靠目标踩上去那一下来发电,无异于杯水车薪。”李卫国看着示波器上那可怜的波形,摇了摇头,“震动发电,或许只能作为极端情况下、目标触发瞬间的一种微不足道的能量补充,无法作为主要能源。”
接下来是温差发电。唐七七通过位面交易,费了些周折才换来一小片实验用的温差发电片(基于塞贝克效应)。这东西看起来就像一块薄薄的陶瓷片,当两面存在温差时,就能产生电压。
李卫国设计了一个简单的测试装置,一边用温水加热,另一边用室温空气冷却。结果再次令人失望。在十几度的温差下,发电片输出的电压虽然可测,但电流极其微弱,功率水平甚至比在弱光下的非晶硅电池还要低一个数量级。而且野外环境的昼夜温差变化缓慢,这种涓涓细流式的能量收集,对于需要瞬间启动PIR传感器和无线电发射的“潜行者”来说,实在是远水解不了近渴。
“温差发电,更适合为那种持续耗电在微瓦级别的、超低功耗的电子表或者传感器供电,”李卫国分析道,“对于我们有毫安级脉冲功耗需求的系统,它太慢了。”
两条补充能源的路径几乎被堵死,团队不得不再次将希望寄托在光能上。但这一次,他们对光能提出了更高的要求。
“我们不能只指望非晶硅在弱光下的那点表现,”李卫国指着测试数据,“我们需要更大面积的电池板,或者……更高效率的电池板。”
更大面积意味着更大的体积和更差的隐蔽性,不符合“潜行者”的潜伏要求。
而更高效率,在这个时代通常意味着更昂贵的单晶硅电池,这与农业版的“白菜化”思路背道而驰,但对于不计成本追求可靠性的军用原型来说,似乎成了唯一的选择。
唐七七再次联系了Tech-Geek,询问是否有体积相对较小、但效率更高的太阳能电池技术,哪怕价格高昂。
Tech-Geek回复:“高效率单晶硅是目前主流,但价格你们清楚。还有一种处于实验室阶段的‘砷化镓’电池,效率极高,尤其在弱光下表现优异,但价格是天文数字,而且极其脆弱。”
摆在面前的似乎是一个无解的矛盾:要保证在恶劣光照条件下的能源供给,要么牺牲隐蔽性(增大面积),要么承受高昂成本(采用高效电池),而这两点都对“潜行者”的理想形态构成了挑战。
“或许,我们该重新审视‘潜行者’的任务模式和工作周期。”唐七七在能源方案讨论陷入僵局时提出了新思路,“如果无法实现真正的‘永续’供能,我们是否可以设定一个‘任务时间’?比如,依靠一块足够大的高效电池板或者高容量电池,确保它能在地下或者伪装状态下,连续工作一个月、一个季度?任务结束后回收更换能源模块?”
这个思路将问题从“如何无限期供能”转变为了“如何在一定周期内保证能源充足”。虽然失去了“长期潜伏”的完美设想,但大大降低了能源系统的技术难度和不可靠性。
李卫国思考后表示赞同:“这是一个更务实的方向。我们可以根据电池技术和能耗估算,反推最长任务时间。这至少能让我们先做出一个可用的原型。”
赵向阳虽然有些遗憾,但也知道这是目前唯一可行的路径:“那就先保证它在一个任务周期内是绝对可靠的‘铁疙瘩’!”
“潜行者”的能源困境,迫使团队放弃了最初不切实际的幻想,转向了一个更加务实、基于任务时间设定的设计思路。这条通往“可靠哨兵”的道路,注定充满了妥协与权衡。
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