今日報丨中國空間站將在軌運營十余年，如何實現(xiàn)用電自由？

隨著空間站夢天實驗艙順利完成轉(zhuǎn)位，中國空間站“T”字基本構(gòu)型也開始亮相。很多人會好奇，空間站內(nèi)是如何解決用電問題的？“解碼夢天”第六期，帶你了解“太空電站”。

空間站夢天實驗艙與空間站組合體在軌完成交會對接

柔性太陽翼 實現(xiàn)能源自由

(資料圖片)

目前，中國空間站共配備了2種規(guī)格6套大型柔性太陽翼。天和核心艙上的太陽翼是為我國空間站打造的首個大面積可展收柔性太陽翼，單個太陽翼展開面積67平方米，相當(dāng)于一個標(biāo)準(zhǔn)單打羽毛球場的大小。問天實驗艙和夢天實驗艙上各配備了2套plus版大型柔性太陽翼，單套太陽翼展開面積達(dá)到138平方米，4個這樣的太陽翼就能提供空間站建成后三艙組合體80%的能量，在滿足艙內(nèi)搭載的天文、地理、生物、醫(yī)學(xué)等各類科學(xué)儀器正常運轉(zhuǎn)的同時，也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活。在天和、問天、夢天三艙形成組合體后，柔性太陽翼面積達(dá)到約700平方米，它們一起在太空“鯤鵬展翅”，讓中國空間站實現(xiàn)能源自由。

2022年11月3日，夢天實驗艙完成轉(zhuǎn)位，與天和核心艙、問天實驗艙形成空間站“T”字基本構(gòu)型組合體

對日定向裝置 提供穩(wěn)定能源

在問天實驗艙與夢天實驗艙上，均配置了對日定向裝置，也就是負(fù)責(zé)太陽翼進(jìn)行 360°旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)。簡單來說，對日定向裝置主要有兩個作用，一是負(fù)責(zé)驅(qū)動問天實驗艙和夢天實驗艙兩翼太陽翼的整體轉(zhuǎn)動，二是負(fù)責(zé)將太陽翼產(chǎn)生的能源向艙內(nèi)傳遞。對日定向裝置不僅帶動了柔性太陽翼這個“大塊頭”穩(wěn)穩(wěn)地轉(zhuǎn)動，還確保了太陽翼始終以“向日葵”的姿勢朝向太陽。無論春夏還是秋冬，不受太陽入射角的影響，不受空間站飛行姿態(tài)的影響，太陽翼總能獲取到最大的能量。

對日定向驅(qū)動機構(gòu)的“家”，安置在實驗艙艙體與柔性太陽電池翼之間，名為“桁架”。“桁架”架起了太陽電池翼與實驗艙能量傳輸?shù)臉蛄海瑫r安置了電源分系統(tǒng)一些設(shè)備，以進(jìn)行能量的匯集、轉(zhuǎn)換與傳遞。但這個半露天的“居室”，生存環(huán)境非常惡劣。在進(jìn)行大功率能量傳輸時，“桁架”內(nèi)的設(shè)備會進(jìn)入“發(fā)熱”狀態(tài)。太空中的“原住民”們，原子氧、等離子體、紫外輻照、電離輻照等，也時刻會“登門拜訪”，將干擾“桁架”的工作。研制團(tuán)隊想出了多種解決方案確保“太空電站”始終以最佳的狀態(tài)為空間站提供穩(wěn)定的能源。

鋰離子蓄電池 實現(xiàn)超長待機

中國空間站將在軌運營十余年，那么，如何使“太空電站”具有定期進(jìn)行維護(hù)和升級的能力呢？

一方面，從研制、使用、更換等多個角度，設(shè)計出了滿足空間站運行需求的長壽命大容量高安全鋰離子蓄電池。另一方面，通過多次試驗驗證，讓“太空電站”的每一位成員，都具有可維修、可更換的特性。其中最引人矚目的，當(dāng)屬核心艙兩個柔性太陽翼的在軌能源拓展功能，其可由航天員與機械臂配合，實現(xiàn)艙外拆卸與轉(zhuǎn)移，安裝于實驗艙尾部桁架上，并在軌重新組建供電通道，為空間站源源不斷地提供能源。

夢天實驗艙轉(zhuǎn)位示意動畫

并網(wǎng)供電 實現(xiàn)能源共用

中國空間站這座“獨棟大別墅”，其在軌運行時，各“房間”的帆板光照條件變化頻繁、遮擋情況變化復(fù)雜，這就需要配套更強大的能源系統(tǒng)。

研制團(tuán)隊經(jīng)過多重試驗、層層確認(rèn)，讓核心艙、實驗艙、載人飛船、貨運飛船，組成了和諧靈活的“供電大聯(lián)盟”。其中，問天實驗艙和夢天實驗艙擁有我國最大面積的柔性太陽電池翼，它們將肩負(fù)起中國空間站主要能量來源這一光榮使命，讓航天員在太空真正實現(xiàn)用電自由。

通過靈活的并網(wǎng)供電，確保整個空間站系統(tǒng)的正常能源供給。中國空間站實現(xiàn)能源自由不再是夢！

神舟十四號航天員乘組進(jìn)入夢天實驗艙 素材來源/上海航天技術(shù)研究院