如何实现太空别墅用电无忧？中国“太空电站”3.0版来了

效果图 采访对象供图

梦天实验舱成功入轨，中国空间站建造拉开决战序幕。从第一艘神舟飞船开始，朝着“实现中国空间站能源自由”这个终极目标，承担电源分系统研制任务的中国航天科技集团有限公司八院811所不断自主创新、勇攀高峰，“技术上实现了电源系统从低压到高压、太阳电池翼从刚性到半刚性再到柔性、储能电池从镉镍到氢镍再到锂电、发电能力从1千瓦到3千瓦再到30千瓦等的稳步迈进和跨越式发展”

从问天+天和的L型组合，到天和+问天+梦天的T型组合，中国“太空电站”也从2.0版本升级到了3.0版本。

鲲鹏展翅

和问天一样，梦天上的柔性太阳电池翼，单翼面积可达到138平方米，单个功率高达18千瓦。其在光照区将太阳能转化为电能，供整舱应用，同时为蓄电池充电储存能量，备阴影区使用。在天和、问天、梦天三舱组合后，柔性太阳翼面积达到约700平方米，它们一起在太空鲲鹏展翅，迎光翱翔，让中国空间站实现了能量自由。

梦天的柔性太阳电池翼单翼翼展长达27米，为了确保这对长且柔的大翅膀在对接过程中的控制精度和稳定度，研制团队经过反复验证，让太阳翼的展开采取“两步走”方式，分别安排在“梦天入轨”和“完成交会对接后”两个阶段。

对日定向

为了让柔性太阳电池翼在长达十余年的太空工作期间，能量供给始终保持最佳状态，梦天实验舱上的双向自由度的对日定向装置和驱动机构发挥了最大能动性。其不仅带动了梦天柔性太阳翼这两个“大块头”稳稳地转动，还确保了太阳翼始终以“向日葵”的姿势朝向太阳。无论春夏还是秋冬，不受太阳入射角的影响，不受空间站飞行姿态的影响，太阳翼总能获取到最大的能量。

对日定向驱动机构的家，安置在实验舱舱体与柔性太阳电池翼之间，名为“桁架”。“桁架”架起了太阳电池翼与梦天能量传输的桥梁，同时安置了电源分系统一些设备，以进行能量的汇集、转换与传递。但这个半露天的“居室”，生存环境非常恶劣。在进行大功率能量传输时，“桁架”内的设备会进入“发热”状态。太空中的原著民们，原子氧、等离子体、紫外辐照、电离辐照等，也时刻会登门拜访，将干扰桁架的工作。研制团队想出了多种解决方案：特制“服装”、特殊“温室”、“退烧”方案，极个别的贴心安排了VIP居住区，确保“太空电站”始终以最佳的状态为空间站提供稳定的能源。

超长待机

为了满足中国空间站十余年的在轨寿命要求，承担电源分系统抓总研制任务的中国航天科技集团有限公司八院811所研制团队开展了长寿命、高可靠、可维修设计，使“太空电站”具有定期进行维护和升级的能力。

一方面，从研制、使用、更换等多个角度，设计出了满足空间站运行需求的长寿命大容量高安全锂离子蓄电池。另一方面，通过多次试验验证，让“太空电站”的每一位成员，都具有可维修、可更换的特性。其中最引人瞩目的，当属核心舱两个柔性太阳翼的在轨能源拓展功能，其可由航天员与机械臂配合，实现舱外拆卸与转移，安装于实验舱尾部桁架上，并在轨重新组建供电通道，为空间站源源不断地提供能源。

能源共用

中国空间站这座“独栋大别墅”，其在轨运行时，各“房间”的帆板光照条件变化频繁、遮挡情况变化复杂，需要配套更强大的能源系统。

研制团队经过多重试验、层层确认，让核心舱、实验舱、神舟飞船、货运飞船，组成了和谐灵活的“供电大联盟”，通过灵活的并网供电，确保整个空间站系统的正常能源供给。其中，问天和梦天拥有我国最大面积的柔性太阳电池翼，它们将以“盟主”的身份，肩负起中国空间站主要能量来源这一光荣使命，让航天员在太空真正实现用电自由。

新民晚报记者 叶薇 通讯员 缪新培