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三型翅膀保障中國太空站用電無憂

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波新聞

三型翅膀保障中國太空站用電無憂

10月. 31, 2022

波新聞─陶泰山編輯

新華社報導,夢天實驗艙發射成功,中國太空站T字基本構型即將亮相。中國航天科技集團專家表示,天宮太空站得以長時間遨游太空,三種類型的大大小小的翅膀太陽電池翼作用關鍵:神舟載人飛船採用剛性太陽翼、天舟貨運太空船採用半剛性太陽翼、核心艙和2個實驗艙採用柔性太陽翼,一起在太空迎光翱翔,成為太空站在軌運營的能量擔當。

剛性太陽翼、半剛性太陽翼、柔性太陽翼是目前所有太陽翼種類。它們造型風格不同,但各具特色、各有所長。
剛性太陽翼是指採用碳纖維面板、鋁蜂窩複合材料作為基板的太陽電池翼,具有良好的剛度和強度,給電池片提供一個豪華大床。剛性太陽翼是世界太空史上最早應用的可折疊式太陽電池翼,也是被各個太空強國廣泛採用的技術方案。
從神舟太空船設計開始,研製團隊就瞄準技術已趨於成熟的剛性太陽翼。神舟的太陽翼展開面積24平方米,具備高剛度、高強度等優勢;太空船入軌後,剛性太陽翼可在十幾秒內實現快速展開,且一次展開到位,滿足太空船的供電需求。
歷經從無到有的技術攻關,1999年,中國第一款應用於載人太空領域的剛性太陽翼隨神舟一號太空船的成功發射亮相太空。
自神舟一號開始,剛性太陽翼23年如一日服役於神舟太空船,如今已成為神舟的得力幹將。憑藉穩定可靠的出色性能,剛性太陽翼目前已成為中國衛星領域使用最廣泛的產品。
如果將剛性太陽翼比喻為乒乓球拍,那麼半剛性太陽翼則像網球拍。
半剛性太陽翼創造性地採用玻璃纖維網狀結構,從而具備輕量化、高壓安全性、高承載性及太空環境的強防護性,特別是對低軌太空環境中原子氧等離子體的防護性較強,極大體現半剛性太陽翼所具備的長壽命優勢。與剛性太陽翼一樣,半剛性也具備展開方式簡單、展開速度快的優勢。
2011年,航天科技集團八院805所太陽翼團隊成功研製首套低軌高壓半剛性太陽翼,並首次應用於天宮一號目標太空船,助力天宮一號實現在軌多年的可靠運行。此外,半剛性太陽翼在研製初期即實現產品的全國產化。
中國太空站三個主要艙段上的柔性太陽翼,突破剛性太陽翼、半剛性太陽翼在體積、重量、功率上的限制,具備體積小、展開面積大、功率重量比高的優勢,且薄如衣服,收攏後厚度只有18厘米,與一部手機的長度相當,僅為剛性太陽翼的八分之一。
目前,中國太空站共配備2種規格6套大型柔性太陽翼。天和核心艙上的柔性太陽翼是太空站首個大面積可展收柔性太陽翼。
問天、夢天實驗艙各配備2套大型柔性太陽翼,單套展開面積達到138平方米,單個功率高達18千瓦,整個太陽翼日發電量可達近1000度,能為三艙組合體提供80%的能量。
作為一種全新的太陽電池翼,柔性太陽翼的系統組成、展開原理、技術難點與傳統剛性、半剛性太陽翼大相徑庭。傳統剛性、半剛性太陽翼都是一次展開,在短短十幾秒內就完成所有動作;大型柔性太陽翼則在全世界範圍內首創二次展開技術,整個過程持續80分鐘。
報導指出,實驗艙發射後獨立飛行階段,柔性太陽翼首先展開一部分電池板以滿足實驗艙能量需求,可以降低飛行控制難度,使得交會對接又穩又準,在交會對接完成後全部展開,建立完整的能源系統。

圖:天宮太空站。維基百科由 Shujianyang - 自己的作品, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=123612793

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