中国空间站的三种“翅膀”_程雷_.pdf

文 程雷 胡芳芳太空课堂中国空间站能够长时间遨游太空，三种类型的“翅膀”太阳电池翼作用很关键，你瞧：神舟载人飞船采用的是刚性太阳翼；天舟货运飞船采用的是半刚性太阳翼；核心舱和梦天、问天实验舱采用的是柔性太阳翼。它们一起在太空迎光翱翔，成为空间站在轨运营的“能量担当”。10神舟十五号载人飞船对接前，中国空间站T字基本构型示意图刚性太阳翼、半刚性太阳翼、柔性太阳翼是目前所有太阳翼的种类。它们造型风格不同，但各具特色、各有所长。刚性太阳翼是指采用碳纤维面板、铝蜂窝复合材料作为基板的太阳电池翼，具有良好的刚度和强度，给电池片提供了一个“豪华大床”。刚性太阳翼是世界航天史上最早应用的可折叠式太阳电池翼，也是被各个航天强国广泛采用的技术方案。神舟飞船的太阳翼展开面积 24 平方米，具备高刚度、高强度等优势；飞船入轨后，刚性太阳翼可在十几秒内实现快速展开，且一次展开到位，满足飞船的供电需求。历经从无到有的技术攻关，1999 年，我国第一款应用于载人航天领域的刚性太阳翼随神舟一号飞船的成功发射亮相太空。自神舟一号飞船开始，刚性太阳翼 23 年如一日“服役”于神舟飞船，如今已成为神舟飞船的“得力干将”。凭借稳定可靠的出色性能，刚性太阳翼目前已成为我国卫星领域使用最广泛的产品。11刚性太阳翼技术成熟、稳定可靠、适应性广神舟飞船一侧的太阳翼12如果将刚性太阳翼比喻为“乒乓球拍”，那么半刚性太阳翼则像“网球拍”。半刚性太阳翼创造性地采用了玻璃纤维网状结构，从而具备了轻量化、高压安全性、高承载性以及空间环境的强防护性，特别是对低轨空间环境中原子氧、等离子体的防护性较强，极大体现了半刚性太阳翼所具备的长寿命优势。与刚性太阳翼一样，半刚性也具备展开方式简单、展开速度快的优势。2011 年，国内首套低轨高压半刚性太阳翼首次应用于天宫一号目标飞行器，助力天宫一号实现了在轨多年的可靠运行。中国空间站三个主要舱段上的柔性太阳翼，突破了刚性太阳翼和半刚性太阳翼在体积、重量、功率上的限制，具备体积小、展开面积大、功率重量比高的优势，且薄如衣服，收拢后厚度只有 18 厘米，与一部手机的长度相当，仅为刚性太阳翼的八分之一。半刚性太阳翼轻量化、高承载、可实现空间环境防护柔性太阳翼大面积、柔性、长寿命、高可靠、可重复展收1213目前，中国空间站共配备了 2 种规格 6 套大型柔性太阳翼。天和核心舱上的柔性太阳翼是空间站首个大面积可展收柔性太阳翼。问天、梦天实验舱各配备了2 套大型柔性太阳翼，单套展开面积达到 138 平方米，单个功率高达 18 千瓦，整个太阳翼日发电量可达近 1000 度，能为三舱组合体提供 80%的能量。作为一种全新的太阳电池翼，柔性太阳翼的系统组成、展开原理、技术难点与传统刚性、半刚性太阳翼大相径庭。传统刚性、半刚性太阳翼都是一次展开，在短短十几秒内就完成所有动作；大型柔性太阳翼则在全世界范围内首创“二次展开”技术，整个过程持续 80 分钟。实验舱发射后独立飞行阶段，柔性太阳翼首先展开一部分电池板以满足实验舱能量需求，可以降低飞行控制难度，使得交会对接又稳又准，在交会对接完成后全部展开，建立完整的能源系统。编后语：你想向科学家提问吗？快快给我们投稿吧！投稿邮箱：(本文摘编自中国航天科技集团微信公众号，本栏目合作单位：中国载人航天工程网http:/