中新網上海4月29日電 題：天和核心艙工作10年電源如何續(xù)？揭秘中國“太空電站”

　　作者 郭超凱 鄭瑩瑩 程雷

　　4月29日，隨著長征五號B運載火箭將中國空間站天和核心艙順利送入太空，中國空間站拉開建造大幕。天和核心艙的設計壽命為10年，如何保證核心艙順利工作10年甚至更長時間？電源分系統(tǒng)作為關鍵技術之一，充當著未來中國空間站“太空電站”的作用。

　　中國航天科技集團八院的空間站副總設計師羅斌介紹，核心艙柔性太陽翼集合了大面積輕量化、重復展收高可靠、低軌10年在軌長壽命、剛柔并濟高承載等四大全新技術，將為天和核心艙提供充足電源。

　　大面積、輕量化：“收攏后只有一本書厚度”

　　天和核心艙首次采用了大面積可展收柔性太陽電池翼，雙翼展開面積可達134平方米，這是中國首次采用柔性太陽翼作為航天器的能量來源。

　　與傳統(tǒng)剛性、半剛性的太陽電池翼相比，柔性翼體積小、展開面積大、功率重量比高，單翼即可為空間站提供9KW(千瓦)的電能，在滿足艙內所有設備正常運轉的同時，也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活。

　　比起傳統(tǒng)的剛性、半剛性太陽翼，柔性翼全部收攏后只有一本書的厚度，僅為剛性太陽翼的1/15。

　　可重復展收：太空“廣播體操”展筋骨

　　對于航天器來說，搭載運載火箭成功進入預定軌道僅僅是“行百里者半于九十”，太陽翼的成功在軌展開，才是任務成功的重要標志。對于核心艙來說，柔性翼能否成功展開直接關系到空間站任務的成敗。

　　核心艙太陽翼采用了6臺有源機構三維五步展開，展開過程持續(xù)40分鐘。形象地說，它通過一組“太空廣播體操”舒展筋骨，開啟了在軌10年的運行。

　　展開過程中，數節(jié)伸展機構依次向外推出，帶動太陽翼向外展開，像是一架被緩緩拉開的手風琴，在宇宙中奏響它的樂章。同時，伸展機構所具備的高剛度、高強度的特點，可以支撐柔性翼在飛行過程中始終保持穩(wěn)定姿態(tài)。

　　10年長壽命：百萬次試驗確保萬無一失

　　10年在軌飛行，對天和核心艙如何實現“長壽命”提出了高要求。太陽翼作為艙外產品，要面對的空間環(huán)境極其惡劣，除了需要經歷88000次±100℃的高低溫循環(huán)外，還要經受低軌環(huán)境中原子氧、等離子體、紫外輻照、電離輻照等多種空間環(huán)境的考驗。

　　為了使太陽電池翼具有良好的空間環(huán)境適應性，中國航天科技集團八院805所的柔性太陽電池翼研制團隊開展了3年多的方案論證和比較工作，總結出了5項影響太陽翼長壽命的關鍵攻關項目，并經過大量的地面模擬長壽命測試。

　　比如，太陽翼上的張緊機構。可不要小看這根簡單的“鋼絲繩”，它是一套恒力彈簧繩索系統(tǒng)，通過它的不斷伸縮才能保證太陽翼在高低溫環(huán)境下的足夠剛度以及姿態(tài)控制。

　　張緊機構的壽命試驗要求是88000次，但為了確保它在10年的在軌工況中“張弛有度，收放自如”且“萬無一失”，團隊歷經多年攻關，地面完成了40萬次熱真空疲勞壽命試驗、100萬次常溫常壓壽命試驗，充分驗證產品的高可靠、長壽命。

　　剛柔并濟：可承受自身重量數倍的振動載荷

　　航天器發(fā)射過程中要經歷火箭上行段的加速度載荷，作為安裝在核心艙小柱段的“先行軍”，柔性太陽翼受到的加速度載荷可達到它自身重量的數倍；更嚴酷的是，火箭發(fā)射過程并非是單一的加速度，而是以一種隨機振動的形式傳遞到航天器。

　　在這個過程中，太陽電池翼必須要克服發(fā)射段的載荷，保證在振動過程中電池片之間不發(fā)生碰撞、碎裂。柔性翼通過兩塊剛性收藏箱施加約束力，使基板形成一個緊密的整體，從而保護了太陽電池片之間不會因相互碰撞而碎裂。(完)