隨著空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙順利完成轉(zhuǎn)位，中國(guó)空間站“T”字基本構(gòu)型也開始亮相。很多人會(huì)好奇，空間站內(nèi)是如何解決用電問(wèn)題的？“解碼夢(mèng)天”第六期，帶你了解“太空電站”。

(資料圖片)

空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與空間站組合體在軌完成交會(huì)對(duì)接

柔性太陽(yáng)翼 實(shí)現(xiàn)能源自由

目前，中國(guó)空間站共配備了2種規(guī)格6套大型柔性太陽(yáng)翼。天和核心艙上的太陽(yáng)翼是為我國(guó)空間站打造的首個(gè)大面積可展收柔性太陽(yáng)翼，單個(gè)太陽(yáng)翼展開面積67平方米，相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單打羽毛球場(chǎng)的大小。問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙上各配備了2套plus版大型柔性太陽(yáng)翼，單套太陽(yáng)翼展開面積達(dá)到138平方米，4個(gè)這樣的太陽(yáng)翼就能提供空間站建成后三艙組合體80%的能量，在滿足艙內(nèi)搭載的天文、地理、生物、醫(yī)學(xué)等各類科學(xué)儀器正常運(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。在天和、問(wèn)天、夢(mèng)天三艙形成組合體后，柔性太陽(yáng)翼面積達(dá)到約700平方米，它們一起在太空“鯤鵬展翅”，讓中國(guó)空間站實(shí)現(xiàn)能源自由。

2022年11月3日，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙完成轉(zhuǎn)位，與天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙形成空間站“T”字基本構(gòu)型組合體

對(duì)日定向裝置 提供穩(wěn)定能源

在問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙上，均配置了對(duì)日定向裝置，也就是負(fù)責(zé)太陽(yáng)翼進(jìn)行 360°旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，對(duì)日定向裝置主要有兩個(gè)作用，一是負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙兩翼太陽(yáng)翼的整體轉(zhuǎn)動(dòng)，二是負(fù)責(zé)將太陽(yáng)翼產(chǎn)生的能源向艙內(nèi)傳遞。對(duì)日定向裝置不僅帶動(dòng)了柔性太陽(yáng)翼這個(gè)“大塊頭”穩(wěn)穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)，還確保了太陽(yáng)翼始終以“向日葵”的姿勢(shì)朝向太陽(yáng)。無(wú)論春夏還是秋冬，不受太陽(yáng)入射角的影響，不受空間站飛行姿態(tài)的影響，太陽(yáng)翼總能獲取到最大的能量。

對(duì)日定向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的“家”，安置在實(shí)驗(yàn)艙艙體與柔性太陽(yáng)電池翼之間，名為“桁架”。“桁架”架起了太陽(yáng)電池翼與實(shí)驗(yàn)艙能量傳輸?shù)臉蛄?，同時(shí)安置了電源分系統(tǒng)一些設(shè)備，以進(jìn)行能量的匯集、轉(zhuǎn)換與傳遞。但這個(gè)半露天的“居室”，生存環(huán)境非常惡劣。在進(jìn)行大功率能量傳輸時(shí)，“桁架”內(nèi)的設(shè)備會(huì)進(jìn)入“發(fā)熱”狀態(tài)。太空中的“原住民”們，原子氧、等離子體、紫外輻照、電離輻照等，也時(shí)刻會(huì)“登門拜訪”，將干擾“桁架”的工作。研制團(tuán)隊(duì)想出了多種解決方案確?！疤针娬尽笔冀K以最佳的狀態(tài)為空間站提供穩(wěn)定的能源。

鋰離子蓄電池 實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)待機(jī)

中國(guó)空間站將在軌運(yùn)營(yíng)十余年，那么，如何使“太空電站”具有定期進(jìn)行維護(hù)和升級(jí)的能力呢？

一方面，從研制、使用、更換等多個(gè)角度，設(shè)計(jì)出了滿足空間站運(yùn)行需求的長(zhǎng)壽命大容量高安全鋰離子蓄電池。另一方面，通過(guò)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，讓“太空電站”的每一位成員，都具有可維修、可更換的特性。其中最引人矚目的，當(dāng)屬核心艙兩個(gè)柔性太陽(yáng)翼的在軌能源拓展功能，其可由航天員與機(jī)械臂配合，實(shí)現(xiàn)艙外拆卸與轉(zhuǎn)移，安裝于實(shí)驗(yàn)艙尾部桁架上，并在軌重新組建供電通道，為空間站源源不斷地提供能源。

夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位示意動(dòng)畫

并網(wǎng)供電 實(shí)現(xiàn)能源共用

中國(guó)空間站這座“獨(dú)棟大別墅”，其在軌運(yùn)行時(shí)，各“房間”的帆板光照條件變化頻繁、遮擋情況變化復(fù)雜，這就需要配套更強(qiáng)大的能源系統(tǒng)。

研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多重試驗(yàn)、層層確認(rèn)，讓核心艙、實(shí)驗(yàn)艙、載人飛船、貨運(yùn)飛船，組成了和諧靈活的“供電大聯(lián)盟”。其中，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙擁有我國(guó)最大面積的柔性太陽(yáng)電池翼，它們將肩負(fù)起中國(guó)空間站主要能量來(lái)源這一光榮使命，讓航天員在太空真正實(shí)現(xiàn)用電自由。

通過(guò)靈活的并網(wǎng)供電，確保整個(gè)空間站系統(tǒng)的正常能源供給。中國(guó)空間站實(shí)現(xiàn)能源自由不再是夢(mèng)！

神舟十四號(hào)航天員乘組進(jìn)入夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙

素材來(lái)源/上海航天技術(shù)研究院