航天器主要采用什么電源？

航天器上許多電子設備，所以，電源對于航天器來講是必不可少的，電源功率的大小和壽命對航天器的性能有至關重要的影響?，F代航天器在與火箭分離后首先要展開太陽電池翼，否則難以正常工作運行。在實際運行過程中，也常常出現因電源故障而導致航天器報廢。因此，航天器電源至關重要。

1 主打太陽能電池

航天器電源分系統用于產生、存儲和變換電能，包含發電裝置、電能存儲裝置、電源功率調節、電源電壓變換等硬件，其功能對提高航天器完成廣泛而復雜任務具有重要影響。所以，隨著航天器技術的發展，其電源功率也在不斷提高，已從最初的幾十瓦增加到十幾千瓦甚至幾十千瓦。目前，航天器上的常用電源有太陽能電池電源、化學電源和核電源等多種。

太陽能是一種取之不盡、用之不竭的能源。因此，目前大多數航天器都主要采用太陽能電池，因為這種電池可利用半導體材料的光電效應將太陽能轉換成電能，能工作幾年甚至幾十年。早期的人造地球衛星是把太陽電池片貼在航天器星體表面，即采用體裝式電源。但由于面積較小，所以采用這種方式發電功率不高?，F在的航天器都把數以萬計的太陽電池片貼在面積很大的板上，然后把整塊太陽電池板安裝在航天器星體外面，因此發電功率較高。

太陽能電池貼在衛星星體表面的中國東方紅－2試驗通信衛星

由我國制造的委內瑞拉衛星－1進行太陽電池翼展開試驗

太陽電池片有的是采用硅材料制造，有的采用砷化鎵材料制造，由于后者光電轉換效率高于前者，達到20%以上，所以航天器目前廣泛采用砷化鎵太陽電池片。另外，為了進一步增加太陽電池片數量，中大型航天器多采用由數塊太陽電池板連接而成的太陽電池翼。它很像飛機的翅膀，由于太大，火箭裝不下，所以在發射時太陽電池翼是處于折疊狀態或卷起來，航天器與火箭分離后再展開太陽電池翼。為了使航天器上的太陽電池翼總是朝向太陽，以進一步提高航天器上太陽電池的工作效率，獲取最大的電能，不少航天器上的太陽電池翼采用了以下先進技術，一是裝有驅動機構，它能帶著太陽電池翼像槳輪一樣實現360°的轉動；二是用太陽敏感器來捕獲太陽的方位，然后不斷控制驅動機構一直保持太陽電池翼獲得最佳的太陽入射角，從而為航天器提供更高效的能源。

我國天宮－1的資源艙艙外安裝了一對由4塊太陽電池板組成的半剛性砷化鎵材料的太陽電池翼，展開后總長18.4m，功率為3kW，發電效率高達27%～28%。艙內首次應用了低軌長壽命高充放電倍率氫鎳電池組。

2 航天器上有化學電池嗎？

航天器采用太陽電池供電具有壽命長、質量輕的優點，但其首要條件就是太陽電池翼必須在太陽光的照射下才能產生電源。那么當航天器進入地球的陰影區，太陽照不到航天器的太陽電池翼時怎么辦呢？目前的辦法是把太陽電池陣與蓄電池（即可充電的電池）一起組成太陽電池陣-蓄電池組電源系統，這樣就可以解決航天器進入陰影區的供電問題，保證航天器連續正常工作。其具體過程是：當航天器飛到陽照區時，太陽電池陣一方面給航天器上的設備供電，另一方面向蓄電池組充電，把多余的電能儲存起來；當航天器飛到陰影區時，由蓄電池給航天器上的設備供電。

我國的天宮－1目標飛行器和與之交會對接的“ 神舟” 飛船都各自裝有一對發電能力上千瓦的太陽電池翼

安裝美國航天飛機上的氫氧燃料電池

航天器上用的蓄電池與地面上使用的蓄電池在原理上是一樣，可以多次充放電，但要求轉換效率高、質量小、壽命長。好的蓄電池可達到數萬次充放電。

蓄電池現有多種，如鋅銀電池和鋰電池，其性能主要用比能量的大小來衡量。所謂比能量就是單位質量的電池能夠產生的電能，電池的比能量越高性能就越好。鋅銀電池的比能量為156～238Wh/kg，鋰電池的比能量為200～500Wh/kg，因此鋰電池前景廣闊。

有的航天器也用燃料電池，比如美國航天飛機上有3個氫氧燃料電池和3個鎳鎘電池。燃料電池是一種不同于一次性電池或蓄電池的化學電池，可把儲存在燃料中的化學能經過化學反應轉變成電能。這種電池也有很多種類，如氫氧燃料電池，這種電池是利用氫和氧的“燃燒”作用產生熱能來發電的，比能量很高，但是比較復雜，且有一定危險。

總的來講，不管使用何種蓄電池，它們的比能量都比較低，且壽命不是特別長。

3 為什么目前航天器很少使用核電源？

目前，全球已建立了多座核電站，那么，在航天器上是否能使用核電源呢？按理說是可以的。這種電源是一種利用放射性同位素蛻變或放射性同位素裂變所釋放的能量，通過熱電轉換器件轉換成電能的發電裝置。使用核電源能克服太陽電池陣、化學電源各自的不足。與太陽電池陣-蓄電池電源系統相比，空間核電源的主要優勢是：單位質量功率大、成本低；不依賴太陽能，不受塵埃、高溫和輻射等因素影響，環境適應能力和生存能力強。由于采用核電源的航天器外部沒有大面積太陽電池翼，所以航天器在低軌道飛行時受太空中殘存大氣阻力影響較小。

美國航天專家打開裝在筒內的放射性同位素熱電發生器

定于2015年抵達冥王星的美國“新地平線”探測器裝有核電源（左邊黑色圓柱體）

航天器上用的核電源主要由熱源、熱電轉換裝置和散熱器等組成，其中熱源有放射性同位素源和核反應堆兩種，熱電轉換裝置有溫差熱電偶和熱離子二極管等多種，用不同的熱源、熱電轉換裝置能組成不同種類的核電源。目前，已進入實用階段的核電源有放射性同位素溫差發電器、核反應堆熱離子發電器兩種。前者發電功率為幾十至幾百瓦，后者發電功率為幾千瓦至數十千瓦。

實際上，無論哪種核電源，它們都是利用原子核的突變（衰變或裂變）所釋放的能量來發電的。這些能量以熱的形式輸出，由熱電轉換器轉換成電能。

俗話說，人無完人，金無足赤，核電源也不例外。它有一些明顯的缺陷，比如航天器上使用核電源時，要求對航天器上的儀器設備采用輻射屏蔽措施，這樣就增大了航天器質量；此外，核電源價格昂貴，且不安全，如果采用核電源的航天器發生故障而墜毀，它會對大氣和地球造成污染。1978年1月24日，蘇聯宇宙－954核動力航天器發生故障而自然隕落，結果未燃盡的帶有放射性的航天器碎片散落在加拿大境內，造成嚴重的污染和巨大的恐慌。所以，載人航天器目前不采用核電源，人造地球衛星采用核電源的也很少，現代化的太陽電池陣-蓄電池組電源系統已能滿足這些航天器的需求，只有一些遠離太陽的木星探測器、土星探測器等空間探測器才采用核電源。