中新網(wǎng)上海4月29日電 題：天和核心艙工作10年電源如何續(xù)？揭秘中國(guó)“太空電站”

　　作者 郭超凱 鄭瑩瑩 程雷

　　4月29日，隨著長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭將中國(guó)空間站天和核心艙順利送入太空，中國(guó)空間站拉開(kāi)建造大幕。天和核心艙的設(shè)計(jì)壽命為10年，如何保證核心艙順利工作10年甚至更長(zhǎng)時(shí)間？電源分系統(tǒng)作為關(guān)鍵技術(shù)之一，充當(dāng)著未來(lái)中國(guó)空間站“太空電站”的作用。

　　中國(guó)航天科技集團(tuán)八院的空間站副總設(shè)計(jì)師羅斌介紹，核心艙柔性太陽(yáng)翼集合了大面積輕量化、重復(fù)展收高可靠、低軌10年在軌長(zhǎng)壽命、剛?cè)岵��?jì)高承載等四大全新技術(shù)，將為天和核心艙提供充足電源。

　　大面積、輕量化：“收攏后只有一本書(shū)厚度”

　　天和核心艙首次采用了大面積可展收柔性太陽(yáng)電池翼，雙翼展開(kāi)面積可達(dá)134平方米，這是中國(guó)首次采用柔性太陽(yáng)翼作為航天器的能量來(lái)源。

　　與傳統(tǒng)剛性、半剛性的太陽(yáng)電池翼相比，柔性翼體積小、展開(kāi)面積大、功率重量比高，單翼即可為空間站提供9KW(千瓦)的電能，在滿足艙內(nèi)所有設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活。

　　比起傳統(tǒng)的剛性、半剛性太陽(yáng)翼，柔性翼全部收攏后只有一本書(shū)的厚度，僅為剛性太陽(yáng)翼的1/15。

　　可重復(fù)展收：太空“廣播體操”展筋骨

　　對(duì)于航天器來(lái)說(shuō)，搭載運(yùn)載火箭成功進(jìn)入預(yù)定軌道僅僅是“行百里者半于九十”，太陽(yáng)翼的成功在軌展開(kāi)，才是任務(wù)成功的重要標(biāo)志。對(duì)于核心艙來(lái)說(shuō)，柔性翼能否成功展開(kāi)直接關(guān)系到空間站任務(wù)的成敗。

　　核心艙太陽(yáng)翼采用了6臺(tái)有源機(jī)構(gòu)三維五步展開(kāi)，展開(kāi)過(guò)程持續(xù)40分鐘。形象地說(shuō)，它通過(guò)一組“太空廣播體操”舒展筋骨，開(kāi)啟了在軌10年的運(yùn)行。

　　展開(kāi)過(guò)程中，數(shù)節(jié)伸展機(jī)構(gòu)依次向外推出，帶動(dòng)太陽(yáng)翼向外展開(kāi)，像是一架被緩緩拉開(kāi)的手風(fēng)琴，在宇宙中奏響它的樂(lè)章。同時(shí)，伸展機(jī)構(gòu)所具備的高剛度、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，可以支撐柔性翼在飛行過(guò)程中始終保持穩(wěn)定姿態(tài)。

　　10年長(zhǎng)壽命：百萬(wàn)次試驗(yàn)確保萬(wàn)無(wú)一失

　　10年在軌飛行，對(duì)天和核心艙如何實(shí)現(xiàn)“長(zhǎng)壽命”提出了高要求。太陽(yáng)翼作為艙外產(chǎn)品，要面對(duì)的空間環(huán)境極其惡劣，除了需要經(jīng)歷88000次±100℃的高低溫循環(huán)外，還要經(jīng)受低軌環(huán)境中原子氧、等離子體、紫外輻照、電離輻照等多種空間環(huán)境的考驗(yàn)。

　　為了使太陽(yáng)電池翼具有良好的空間環(huán)境適應(yīng)性，中國(guó)航天科技集團(tuán)八院805所的柔性太陽(yáng)電池翼研制團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了3年多的方案論證和比較工作，總結(jié)出了5項(xiàng)影響太陽(yáng)翼長(zhǎng)壽命的關(guān)鍵攻關(guān)項(xiàng)目，并經(jīng)過(guò)大量的地面模擬長(zhǎng)壽命測(cè)試。

　　比如，太陽(yáng)翼上的張緊機(jī)構(gòu)。可不要小看這根簡(jiǎn)單的“鋼絲繩”，它是一套恒力彈簧繩索系統(tǒng)，通過(guò)它的不斷伸縮才能保證太陽(yáng)翼在高低溫環(huán)境下的足夠剛度以及姿態(tài)控制。

　　張緊機(jī)構(gòu)的壽命試驗(yàn)要求是88000次，但為了確保它在10年的在軌工況中“張弛有度，收放自如”且“萬(wàn)無(wú)一失”，團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多年攻關(guān)，地面完成了40萬(wàn)次熱真空疲勞壽命試驗(yàn)、100萬(wàn)次常溫常壓壽命試驗(yàn)，充分驗(yàn)證產(chǎn)品的高可靠、長(zhǎng)壽命。

　　剛?cè)岵��?jì)：可承受自身重量數(shù)倍的振動(dòng)載荷

　　航天器發(fā)射過(guò)程中要經(jīng)歷火箭上行段的加速度載荷，作為安裝在核心艙小柱段的“先行軍”，柔性太陽(yáng)翼受到的加速度載荷可達(dá)到它自身重量的數(shù)倍；更嚴(yán)酷的是，火箭發(fā)射過(guò)程并非是單一的加速度，而是以一種隨機(jī)振動(dòng)的形式傳遞到航天器。

　　在這個(gè)過(guò)程中，太陽(yáng)電池翼必須要克服發(fā)射段的載荷，保證在振動(dòng)過(guò)程中電池片之間不發(fā)生碰撞、碎裂。柔性翼通過(guò)兩塊剛性收藏箱施加約束力，使基板形成一個(gè)緊密的整體，從而保護(hù)了太陽(yáng)電池片之間不會(huì)因相互碰撞而碎裂。(完)