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【写在能源边上】航天器与空间站的电从哪里来?

发布时间:2023-06-20 作者:

  航天器与空间站的电从哪里来? 

  文/本刊记者   王若溪 

  “三、二、一,点火!”530931分,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。通过快速交会对接,约6.5小时后,搭载神舟十六号载人飞船的3名航天员与位于中国空间站翘首以盼的神舟十五号航天员成功“会师”。 

  在感叹航天技术飞速发展的同时,我们也会好奇:究竟是什么在为航天器提供动力? 

  航天器一般采用太阳能发电、核能发电、燃料电池和蓄电池等方式供电,根据执行任务的工作性质及时间长短、航天器的用电功率大小等因素而选择最佳动力类型。 

  漫漫太空,太阳仍然是人类最可靠的能量来源。公开资料显示,美国宇航局“火星探测漫游者计划”的“勇气号”和“机遇号”火星车以及“凤凰号”火星探测器都使用了太阳能电池板的电力。但若太空任务持续时间很短,电池供能便是最佳选择。例如,前往土星最大的卫星——土卫六(泰坦Titan)进行科学探测的“惠更斯号”登陆器只需要工作几个小时,使用电池供电足矣。 

  在太空极端环境中,原子运动也成为一种动力源。不稳定的原子称为放射性同位素,即使在恶劣的环境中也能长时间发电。当这些不稳定的原子分崩离析时,会以热量的形式释放能量。放射性同位素动力系统利用不稳定原子的热量与太空寒冷之间的温差来发电。美国宇航局已经使用这种类型的系统为许多任务提供动力,它是前往土星、冥王星等星际空间执行任务的航天器的能量源,也曾为“好奇号”“毅力号”火星车提供部分动力。 

  我国神舟飞船在飞行以及留轨运行时,主要采用太阳能发电加电储能的供电形式,电力系统主要由太阳电池翼和储能电池两部分构成。当飞船运行至光照区,太阳电池翼生产的电能可供整个舱体使用,同时也为锂离子蓄电池储存能量。在太阳无法照射到的阴影区,则由安全、高效和清洁的蓄电池为整个舱体供电。 

  航天器运行之旅的供电方式较为多元,那么空间站的供电来源又是什么呢?航天科技集团的设计师揭秘,中国空间站的主要能量来源是“问天”实验舱和“梦天”实验舱配置的四副柔性太阳翼,每个单翼翼展约30米。“天和”号核心舱上使用了目前世界最先进的三结砷化镓太阳能电池翼,光电转换效率超过30%,国际空间站使用的传统的晶硅电池通常只有20%。在“天和”“问天”“梦天”三舱组合后,空间站的日发电量可达近1000千瓦时,真正实现了太空“用电无忧”。 

  哲学家康德有言:“有两件事物,我愈是思考愈觉神奇,心中也愈充满敬畏,那就是头顶上的星空与心中的道德律。”广袤无垠的太空还有太多未知等待着探索,航天动力技术与供电方式的优化升级为人类探索浩瀚星辰添上了一双“梦的翅膀”。