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三种“翅膀”为中国空间站提供能源

2022-10-31 18:56:39 来源：新京报

10月31日，中国空间站“T”字构型组合体的最后一个部分——梦天实验舱，顺利进入预定轨道。值得注意的是，助力中国空间站遨游太空的“翅膀”有三种：神舟载人飞船采用刚性太阳翼、天舟货运飞船采用半刚性太阳翼、核心舱和两个实验舱采用柔性太阳翼。

记者从航天科技(000901)集团八院获悉，这三款不同的太阳电池翼各有所长，基本覆盖了目前所有的太阳翼种类。航天八院空间站型号副总师王治易介绍，从1992年“921工程”立项开始，航天八院便致力于为航天器打造稳定可靠的“翅膀”，截至目前，已经有28套刚性太阳翼、8套半刚性太阳翼以及6套柔性太阳翼翱翔太空，源源不断地为载人航天工程(603698)提供能源。

刚性太阳翼

(资料图片)

技术成熟、适用性广

刚性太阳翼指采用碳纤维面板、铝蜂窝复合材料作为基板的太阳电池翼。刚性太阳翼一般由1-4块刚性基板组成，每块刚性基板可以根据发电功率需求进行设计，长宽一般不超过、3.5米×2.5米，厚度18-22毫米，具有良好的刚度和强度，给电池片提供了一个“豪华大床”。刚性太阳翼是世界航天史上最早应用的可折叠式太阳电池翼，也是被各个航天强国广泛采用的技术方案。

从神舟飞船设计伊始，研制团队就瞄准了技术已趋于成熟的刚性太阳翼，确保实现飞船在轨运行的高可靠性和安全性。神舟飞船的太阳翼结构为碳纤维蜂窝夹层结构，展开面积为24平方米，具备高刚度、高强度等优势，且一次展开到位，飞船入轨后，刚性太阳翼可在十几秒内实现快速展开，满足飞船的供电需求。

1999年，历经近8年从无到有的技术攻关，我国第一款应用于载人航天领域的刚性太阳翼随神舟一号载人飞船的成功发射亮相太空，时至今日，刚性太阳翼已为神舟飞船服务23年。

凭借稳定可靠的出色性能，刚性太阳翼目前已成为我国卫星领域使用最广泛的产品。

半刚性太阳翼

轻量化、高承载、可实现空间环境防护

为了保证天宫飞行器电源系统高电压体系的安全性，同时为电池电路提供更好的散热环境，进一步减轻太阳电池翼的重量，天宫一号选择了当时具有世界先进水平的半刚性太阳翼作为技术方案。与刚性太阳翼一样，半刚性太阳翼也具备展开方式简单、展开速度快的优势。

如果将刚性太阳翼比喻为“乒乓球拍”，那么半刚性太阳翼则是一只“网球拍”。因为半刚性太阳翼突破了玻璃纤维网编织技术，创造性地采用了玻璃纤维网状结构，从而具备了轻量化、高压安全性、高承载性以及空间环境的强防护性，特别是对低轨空间环境中原子氧、等离子体的防护，极大体现了半刚性太阳翼所具备的长寿命优势。

2011年，航天八院805所太阳翼团队成功研制国内首套低轨高压半刚性太阳翼，并首次应用于天宫一号实验室，助力天宫一号实现了在轨7年的可靠运行。值得一提的是，半刚性太阳翼在研制初期即实现了产品的全国产化。

柔性太阳翼

首创“二次展开”技术，体积小、功率高

空间站上搭载的天文、地理、生物、医学等各类科学仪器将陆续工作，航天员的日常生活也离不开能源，传统的刚性、半刚性太阳电池翼因体积、重量、功率等限制无法满足这一需求，而柔性翼体积小、展开面积大、功率重量比高，比如实验舱柔性翼全部收拢后，厚度只有18厘米，与一部手机的长度相当，仅为刚性太阳翼的1/8。

目前，中国空间站共配备了两种规格6套大型柔性太阳翼。2021年4月29日，我国空间站的“第一块积木”天和核心舱率先就位，其使用的便是为我国空间站打造的首个大面积可展收柔性太阳翼。核心舱单个太阳翼展开面积67平方米，相当于一个标准单打羽毛球场的大小，可以提供9千瓦的电能。

作为一种全新的太阳电池翼，柔性翼的系统组成、展开原理、技术难点与传统刚性、半刚性太阳翼大相径庭。传统刚性、半刚性太阳翼都是一次展开，在短短十几秒内就完成所有动作；而大型柔性太阳电池翼却在全世界范围内首创“二次展开”技术，整个过程持续80分钟，这是为了确保交会对接这一关键动作的绝对安全。

今年，问天实验舱和梦天实验舱陆续成功发射，两个实验舱各配备了两套“plus版”大型柔性太阳电池翼，单套太阳翼展开面积达到138平方米，单个功率高达18千瓦，4个这样的太阳电池翼就能提供空间站建成后三舱组合体80%的能量，在满足舱内搭载的天文、地理、生物、医学等各类科学仪器正常运转的同时，也完全可以保证航天员在空间站中的日常生活。

新京报记者张建林

编辑白爽校对陈荻雁

关键词：太阳电池

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