作者:今月曾经照古河
作爲孟傑海綿的發明者、森聯科技獎與諾獎得主、華科協會雙院士,擁有一間專屬工作室,再正常不過。
入職雲鯤航天僅四年,他先後研發出了孟傑海綿和MX離子合金,相關產品及其衍生技術的年營收高達三百億美幣。
每年光是到手的分紅,就高達十位數。
在集團內部,能與他比肩的,唯有智橙科技的魏高。
雲鯤航天的周俊平雖在火箭發動機領域極具造詣,但與他和魏高相比,仍有不小的差距。
無論是民用隔音建材、商用錄音室裝修方案,還是星舟飛船、月球軌道返回艙的核心隔音裝置,背後均有他的技術烙印。
上一世,孟傑或許一輩子都只是甬城材料工程研究所裏一名不起眼的邊緣技術員。
可這一世,他是華國乃至亞洲最耀眼的一顆材料學巨星,科研天賦堪稱妖孽級別。
從小學到中學再到大學,母校都在教學樓裏掛上了他的肖像與科研成就介紹,就連他的老家,也成了遊客爭相打卡的名人故居。
此刻,他坐在工作臺前,雙眼失焦,一副神遊天外的模樣。
乍看之下,倒像在上班摸魚。
可熟悉他的同事都知道,他這是陷入了深度思考。
“魏高的MXene多孔骨架離子凝膠電極,可以將腦電信號的有效信息獲取率從5%提升到65%,但要研製出收音更靈敏、降噪更強的聲學聚焦傳感器,還得在材料配比和結構上再下功夫。”
孟傑暗自思忖道。
四十天前,隨着《MXene多孔骨架離子凝膠電極在高保真非侵入式腦電領域的界面電容耦合記錄》一文發佈,集團隨之成立了“造神”研發小組,首個項目便是“順風耳”。
簡單來說,就是在外置助聽器中搭載超遠距定向麥克風與超聲傳感器,用以捕捉三百米範圍內的各類聲響。
比如路人的竊竊私語、道路兩旁的林間蟬鳴,以及車輛引擎發出的噪音。
再由AI芯片對風噪與環境雜音進行濾除,提取出關鍵語音信息。
處理器將聲音轉化爲萬級通道的精細神經脈衝,通過MXene多孔骨架離子凝膠電極,直接傳導至聽覺神經或聽覺皮層。
最終實現駭人聽聞的超遠聽力,即“順風耳”!
放在古代,擁有這般能力,也算仙神之流。
而孟傑負責的部分,主要是爲魏高提供基礎的電子元件支持。
目前單個麥克風元件,在安靜的室內環境下,清晰收音距離也只有4到6米。
像莫斯和Alexa這類智能音箱,全靠內置的麥克風陣列和AI信號增強技術,才能擁有10米的收音效果。
可老闆的要求,是整整三百米!
這也就意味着,現有的所有技術方案,全都行不通。
孟傑與魏高等人商議過,方案無非兩種。
要麼採用激光拾音加AI信號增強技術,要麼研發一種可彎曲、聚焦聲波的超級材料,用它來打造微型麥克風陣列。
這種材料能像透鏡匯聚光線一般,將足球場大小區域外特定位置的聲波能量,集中到單個傳感器上,實現超高增益與極強指向性。
按初步估算,最遠能達到1000米的收音距離。
爲什麼是1000米?
因爲在1000米外,正常說話聲早已被環境噪聲徹底淹沒,高頻部分也會被空氣吸收,再厲害的黑科技也無法違背這一物理規律。
換而言之,在地星上藉助外部裝置,普通人可以聽清一公里範圍內的所有聲音。
身爲材料學大牛,孟傑選了B方案。
他很清楚,這種超材料聲學聚焦傳感器,必須滿足四項基本要求:聲阻抗可精確調控、聲損耗低、可進行微結構加工,並且能夠動態調節。
半個小時後,一名助理研究員快步走來,手中拿着一沓打印報告,打斷了陷入沉思的孟傑:“孟總,第十七版樣品的測試數據出來了!在100米距離,使用新材料製作的傳感器有了23dB的增益,聲音清晰度達到了87%。”
聲音在空氣中傳播會自然衰減,它遵循6dB法則,距離每增加一倍,聲壓級大約下降6分貝。
從聲源到100米外,受環境噪聲、風力、障礙物等影響,聲音普遍會減弱30到60dB。
這番話的意思是,新設備通過高靈敏度麥克風、波束成形技術與DSP放大電路,額外補償了23dB增益,將100米外原本微弱的聲音信號顯著提升到可有效處理的水平。
相當於把遠處的耳語拉近至正常交談的音量,變得清晰可辨。
孟傑聞言收斂心神,接過測試數據,仔細查看起頻譜分析圖。
曲線在500Hz至4kHz的語音核心頻段表現優異,但在高頻段仍出現了明顯衰減。
他眉頭微蹙,沉聲說道:“還不夠!在300米的距離上,至少需要35dB的增益,清晰度要達到95%以上,才符合產品的設計要求。”
不等助理有所反應,他又補充道:“聲阻抗的梯度變化還不夠平滑,要讓聲波像光線穿過漸變折射率透鏡一樣,就得做到無縫聚焦。”
說完,他讓助理把團隊裏的骨幹成員都喊了過來,等人到齊以後,才走到白板前,快速畫出一個剖面圖。
“關鍵在於材料聲阻抗的可控性!我們要在同一個結構內,實現0.5到8MRayl的阻抗連續變化,同時把聲損耗控制在0.02以下。”
孟傑條理清晰地分析道。
即在同一塊材料內部,讓聲阻抗從極低平滑地漸變到較高,而非像傳統方案那樣採用多層堆疊結構。
且在整個過程中,聲音在材料內傳播產生的能量損耗,還要低到可以忽略不計的地步。
MRayl是衡量材料對聲波阻礙大小的物理單位。
聲音在空氣中的聲阻抗約爲0.0004MRayl,在水中則是1.5MRayl。
聲阻抗越大,代表介質越難被聲波穿透。
光是聽着這些要求,就讓人覺得頭大。
能加入孟傑實驗室的人,就連助理技術員都是博士學歷、材料學領域的青年才俊,可聽完孟傑的話,卻下意識地緊鎖眉頭。
孟傑見腥嗣媛兑苫螅妒侵鲃咏忉尩溃骸奥暡◤囊环N介質傳播到另一種介質時,兩者的阻抗差異越大,聲波的反射就越強,透射效果也就越弱。
我們要做的,就是控制每一步的阻抗比不超過1.3,這樣反射率就能控制在2%以內。
再通過20到30個漸變層的設計,讓總透射率達到85%以上。
這樣一來,就能形成平滑的聲學折射率梯度,最終實現類似光學透鏡那樣的聚焦效果。”
話音落下,他從左往右掃視了一遍,大概只有一半聽懂了,餘下的還在反覆咀嚼。
隱約間,有人低呼了兩聲“臥槽”。
能讓這羣頂尖科研人員都感到震驚,足以看出孟傑這套設計原理的天馬行空。
“現有的PEEK複合材料,阻抗範圍只能做到1.5到4MRayl,而且很難實現連續梯度。”
人羣中,有人開口說道。
“所以我們需要新的方案。”
孟傑淡淡一笑,拿起電腦,連接投屏,調出一份材料配方表:“我這兩天一直在想,能不能用碳納米管增強聚合物作爲基礎框架,然後在微結構層面,通過填充不同密度的金屬粉末,來實現阻抗的精確調控?”
“鎢的密度是每立方厘米19.3克,如果能控制鎢粉在聚合物中的分佈密度,理論上可以實現0.5到10MRayl的阻抗範圍。”
另一名材料工程師眼前一亮,脫口而出。
孟傑點頭回應道:“沒錯!但關鍵在於如何進行梯度分佈,傳統的混合工藝可做不到如此精細的控制。”
“森聯精工上週推出的納米級固化3D打印機,應該可以實時調節兩種材料的混合比例!”
一名最熟悉新設備的工程師立馬提醒道。
孟傑讚許地看了他一眼:“那我現在分配本週任務,先建立數學模型,計算出從中心到邊緣每一層材料的精確配比,再通過反覆試驗,不斷優化材料配方。”
接下來幾天,實驗室又進入了高強度的攻關狀態。
直到6月26日,遠在廬州的魏高,終於收到了孟傑寄去的材料樣品和技術文檔。
高分子聚醚醚酮複合材料、碳納米管增強聚合物、梯度阻抗結構,還有局部共振腔?
半晌之後,他才由衷感嘆道:“不愧是孟傑!老闆說得沒錯,真是千年難遇的科研怪物!”
來不及細想,他連忙召集團隊骨幹,又叫上劉登然和姚嘉怡這兩個學生,開始着手設計聲學聚焦傳感器。
另一邊。
位於月球南極艾特肯盆地的液氫液氧工廠,業已完成了雲鯤 2B貨唢w船的燃料儲備。
地星能源返回艙也已送入預定軌道。
等飛行至最佳對接位置後,再將雲鯤 2B貨唢w船搭載的能源容器,轉移至地星能源返回艙內。
直播間裏,每天都有近兩千萬人習慣性地進去看上一會兒,生怕錯過精彩內容。
雖然他們清楚,雲鯤航天到時一定會提前預告提醒,可已經養成了肌肉記憶,一時半會兒也改不過來。
兩天後,即6月28日。
雲鯤航天對外公佈了一條公告,將在燕京時間6月29日晚八點,執行雲鯤 2B貨唢w船與歸瀾一號的對接任務。
歸瀾一號,是地星能源返回艙的正式命名。
此外,歸瀾一號預計於7月3日下午,在紫貝雲鯤航天發射基地的附近海域着陸。
消息一出,那一天飛往瓊州的機票迅速售罄。
不少人無奈地嚷嚷着,就算坐船也要去瓊州現場近距離觀看。
畢竟,這是華國首家民營航天企業實現自月球返航的飛行器,還帶回了重達5噸的月球物資。
在此之前,強如北美,多次探月任務的累計成果也就三百多公斤,北冰國僅有三百克,而華國航天協會的官方數據也不足四公斤。
雲鯤航天一次五噸,純屬是降維打擊!
更何況,這五噸物資中,據說包含了大量的氦-3能源礦石。
一時間,“雲鯤航天”、“歸瀾一號”、“氦-3”等關鍵詞牢牢霸榜着各大資訊平臺的熱搜前三。
……
……
次日傍晚,森聯科技園內,智橙科技總部四樓。
劉登然穿着防靜電工作服,耳後佩戴着一個類似助聽器的裝置。
在他身後,站着魏高及團隊裏的幾十名工程師。
這些人,全是“順風耳”項目組的核心成員。
“沙沙沙——!”
劉登然握着一支黑色水筆,在A4紙上實時記錄着姚嘉怡的話。
可她此刻並不在實驗室,而是在園區內直線兩百米外的橙子便利店裏。
“上有九竅八孔,石產一卵,見風化作石猴,五官俱備,四肢皆全……”
魏高看了看半敞的窗戶,又盯着A4紙上的內容,喃喃自語道。
緊接着,他掏出手機,覈對劉登然複述內容的準確性。
按理說,兩百米外的聲音,普通人根本不可能聽見。
地星上能聽清兩百米外聲響的動物不少,但人類並不在其中。
可此時此刻的劉登然卻可以!
這一切,全靠他耳後的外置助聽器!
魏高低頭看着手機屏幕上預先準備的測試信息,與劉登然紙上的內容逐字比對。
準確率大概有80%的樣子!
站在一旁的助理在實驗記錄本上記下這組數據,同時說道:“魏總,按測試規程,我們需要在不同環境噪聲等級下,各完成五組驗證。”
魏高微微頷首,按下對講機:“嘉怡,保持位置不動,等我指令。”
他轉身看向操作檯前的音頻工程師:“啓動環境噪聲模擬系統,先設定爲60分貝的城市街道背景音。”
工程師手指在鍵盤上快速敲擊,實驗室四周的揚聲器陣列隨即傳出汽車引擎聲、行人交談聲、風吹樹葉的沙沙聲等混合音效。
“分貝儀顯示59.7dB,符合測試標準。”負責監測的技術員報告道。
魏高再次按下對講機:“嘉怡,開始第二組測試,這次念第七頁第一段。”
兩百米外的橙子便利店裏,姚嘉怡看了眼手機上的計時器,隨即滑動手機屏幕,找到目標內容,咬字清楚地讀了起來。
她的聲音不算大,旁人得在兩米以內,才能聽得真切。
劉登然則在全神貫注地傾聽。
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