中國空間站的三種“翅膀”

程雷 胡芳芳

中國空間站能夠長時間遨游太空，三種類型的“翅膀”——太陽電池翼作用很關(guān)鍵，你瞧：

神舟載人飛船采用的是剛性太陽翼；

天舟貨運飛船采用的是半剛性太陽翼；

核心艙和夢天、問天實驗艙采用的是柔性太陽翼。

它們一起在太空迎光翱翔，成為空間站在軌運營的“能量擔(dān)當(dāng)”。

神舟十五號載人飛船對接前，中國空間站T字基本構(gòu)型示意圖

神舟飛船一側(cè)的太陽翼

剛性太陽翼技術(shù)成熟、穩(wěn)定可靠、適應(yīng)性廣

剛性太陽翼、半剛性太陽翼、柔性太陽翼是目前所有太陽翼的種類。它們造型風(fēng)格不同，但各具特色、各有所長。

剛性太陽翼是指采用碳纖維面板、鋁蜂窩復(fù)合材料作為基板的太陽電池翼，具有良好的剛度和強(qiáng)度，給電池片提供了一個“豪華大床”。

剛性太陽翼是世界航天史上最早應(yīng)用的可折疊式太陽電池翼，也是被各個航天強(qiáng)國廣泛采用的技術(shù)方案。神舟飛船的太陽翼展開面積24 平方米，具備高剛度、高強(qiáng)度等優(yōu)勢；飛船入軌后，剛性太陽翼可在十幾秒內(nèi)實現(xiàn)快速展開，且一次展開到位，滿足飛船的供電需求。

歷經(jīng)從無到有的技術(shù)攻關(guān)，1999年，我國第一款應(yīng)用于載人航天領(lǐng)域的剛性太陽翼隨神舟一號飛船的成功發(fā)射亮相太空。自神舟一號飛船開始，剛性太陽翼23 年如一日“服役”于神舟飛船，如今已成為神舟飛船的“得力干將”。憑借穩(wěn)定可靠的出色性能，剛性太陽翼目前已成為我國衛(wèi)星領(lǐng)域使用最廣泛的產(chǎn)品。

半剛性太陽翼 輕量化、高承載、可實現(xiàn)空間環(huán)境防護(hù)

如果將剛性太陽翼比喻為“乒乓球拍”，那么半剛性太陽翼則像“網(wǎng)球拍”。

半剛性太陽翼創(chuàng)造性地采用了玻璃纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而具備了輕量化、高壓安全性、高承載性以及空間環(huán)境的強(qiáng)防護(hù)性，特別是對低軌空間環(huán)境中原子氧、等離子體的防護(hù)性較強(qiáng)，極大體現(xiàn)了半剛性太陽翼所具備的長壽命優(yōu)勢。與剛性太陽翼一樣，半剛性也具備展開方式簡單、展開速度快的優(yōu)勢。

2011 年，國內(nèi)首套低軌高壓半剛性太陽翼首次應(yīng)用于天宮一號目標(biāo)飛行器，助力天宮一號實現(xiàn)了在軌多年的可靠運行。

柔性太陽翼 大面積、柔性、長壽命、高可靠、可重復(fù)展收

中國空間站三個主要艙段上的柔性太陽翼，突破了剛性太陽翼和半剛性太陽翼在體積、重量、功率上的限制，具備體積小、展開面積大、功率重量比高的優(yōu)勢，且薄如衣服，收攏后厚度只有18 厘米，與一部手機(jī)的長度相當(dāng)，僅為剛性太陽翼的八分之一。

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。天和核心艙上的柔性太陽翼是空間站首個大面積可展收柔性太陽翼。問天、夢天實驗艙各配備了2 套大型柔性太陽翼，單套展開面積達(dá)到138 平方米，單個功率高達(dá)18 千瓦，整個太陽翼日發(fā)電量可達(dá)近1000 度，能為三艙組合體提供80% 的能量。

作為一種全新的太陽電池翼，柔性太陽翼的系統(tǒng)組成、展開原理、技術(shù)難點與傳統(tǒng)剛性、半剛性太陽翼大相徑庭。傳統(tǒng)剛性、半剛性太陽翼都是一次展開，在短短十幾秒內(nèi)就完成所有動作；大型柔性太陽翼則在全世界范圍內(nèi)首創(chuàng)“二次展開”技術(shù)，整個過程持續(xù)80 分鐘。

實驗艙發(fā)射后獨立飛行階段，柔性太陽翼首先展開一部分電池板以滿足實驗艙能量需求，可以降低飛行控制難度，使得交會對接又穩(wěn)又準(zhǔn)，在交會對接完成后全部展開，建立完整的能源系統(tǒng)。

編后語：

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（本文摘編自中國航天科技集團(tuán)微信公眾號，本欄目合作單位：中國載人航天工程網(wǎng)http：//www.cmse.gov.cn/）