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羅徹斯特大學(xué)里每天兩次的恒星誕生———A Star is Born Twice Daily at the University of Rochester

按鈕核聚變
長(zhǎng)久以來(lái),聚變是一個(gè)夢(mèng)想。從半衰期較短的放射物副產(chǎn)品產(chǎn)生的永久性能源中(特別是從海水中),取得并最終成為獨(dú)立的能源。這便是太陽(yáng)和其他恒星的能量來(lái)源。現(xiàn)在,在紐約北部的一座綠蔭環(huán)繞的大樓里,在過(guò)去的12年中,在羅徹斯特大學(xué)的激光能源實(shí)驗(yàn)室中,平均每天會(huì)出現(xiàn)兩次短暫的聚變所需的壓力、溫度和功率。

為了維持它的持續(xù)性,這個(gè)世界上最大的直接驅(qū)動(dòng)的聚變激光發(fā)射器安置在一個(gè)面積為3000平方米,厚度為75分米的混凝土上,并由一些柱子支撐。這些柱子本身就灌注了75分米的混凝土。這些平板之間的空間稱作“電容間”。它可以儲(chǔ)存44兆焦?fàn)柕哪芰浚脕?lái)給激光點(diǎn)火。

當(dāng)問(wèn)起如何給這個(gè)巨大的東西命名時(shí),約翰·卡諾薩,這個(gè)最早的Omega激光發(fā)射器的電子工程經(jīng)理說(shuō)道:“毫無(wú)疑問(wèn),電子線路。”以往來(lái)到這個(gè)多洞隔離間的參觀者都看到了卡諾薩另一方面令人驚訝的反應(yīng)。在每一個(gè)空間,每一個(gè)角落都有不計(jì)其數(shù)的電纜,以及充滿走廊的各種構(gòu)造和眾多的科學(xué)家。

所有當(dāng)決定要更新激光發(fā)射器而且其復(fù)雜性增加近三倍時(shí),毋容質(zhì)疑這需要一種新的解決途徑。

樹(shù)蔭下的50兆度
這個(gè)更新的Omega激光發(fā)射器-60束光,三倍頻玻璃激光發(fā)射器-要達(dá)到向心爆炸速度105米/秒,5x1013 瓦特的能量,5x107℃的燃燒溫度。它可以產(chǎn)生比全美國(guó)電網(wǎng)更大的能量-雖然只持續(xù)很短的時(shí)間。激光發(fā)射器可每小時(shí)點(diǎn)火一次,預(yù)計(jì)壽命可瞄準(zhǔn)發(fā)射10000次。

下面五個(gè)因素中的任意一個(gè)都會(huì)給控制系統(tǒng)的最初設(shè)計(jì)增加復(fù)雜性:超過(guò)10000個(gè)控制和數(shù)據(jù)采集點(diǎn),包括3000多個(gè)A/D通道,2000個(gè)伺服電動(dòng)機(jī),4000個(gè)數(shù)字量I/O通道。而且怎樣才能讓這個(gè)巨大的系統(tǒng)組織的協(xié)調(diào)起來(lái)?答案是用以LONWORKS技術(shù)為基礎(chǔ)的控制網(wǎng)絡(luò)。

卡諾薩和他的工程人員很快得出結(jié)論:只有分級(jí)的分散控制系統(tǒng)才能達(dá)到安裝、維護(hù)的簡(jiǎn)便和預(yù)期的擴(kuò)展。可以從Motorola,Echelon得到成品元件。分散公司控制也是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。這可以使設(shè)計(jì)人員更集中于應(yīng)用項(xiàng)目的開(kāi)發(fā),減少在獨(dú)立部件細(xì)節(jié)上花費(fèi)的時(shí)間。

分級(jí)設(shè)計(jì)需求
卡諾薩的小組決定使用簡(jiǎn)單方便的卡盒包裝,建立一系列用于不同目的的專用母板。至今已完成十幾個(gè)不同類型的母板卡。每個(gè)卡做為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn),內(nèi)部裝有一個(gè)通用的子板,以一個(gè)Neuron 3150芯片為核心構(gòu)成。這個(gè)芯片內(nèi)設(shè)三個(gè)微處理器和一些程序存儲(chǔ)器,通訊和完成LONWORKS網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能的I/O設(shè)備控制電路。近十個(gè)這樣的節(jié)點(diǎn)通過(guò)一個(gè)卡盒上的無(wú)源底板進(jìn)行通訊;50個(gè)卡盒共同占據(jù)一條雙絞線通訊通道。

軟件同樣是Omega升級(jí)產(chǎn)品的中樞,”卡諾薩指出,“LONWORKS技術(shù)支持的網(wǎng)絡(luò)變量與執(zhí)行過(guò)程中面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)合作得非常好。”考慮到有多達(dá)2000個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),這樣完美的結(jié)構(gòu)化組織策略對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)是十分苛刻的。

約翰·卡諾薩現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)到了一個(gè)新的位置,又有了利用LONWORKS技術(shù)的新機(jī)會(huì)。但他的繼任杰夫·克萊默并沒(méi)有花費(fèi)多長(zhǎng)時(shí)間就跟上了這個(gè)步伐。當(dāng)問(wèn)起杰夫他對(duì)這個(gè)新的構(gòu)造的最初意見(jiàn)時(shí),他認(rèn)為:“不用Neuron芯片就做到這些簡(jiǎn)直是天方夜譚。”即便對(duì)臨時(shí)的觀察者來(lái)說(shuō),結(jié)論也是同樣富于戲劇性:哪怕增加三倍的系統(tǒng)尺寸,現(xiàn)在也有地方在電容間里打保齡球了。