太阳能帆板助力神舟九号飞船翱翔太空
发布时间：2012-6-20 21:25
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6月16日，搭载三名宇航员的神州就好飞船顺利发射升空，飞船进入预定轨道后，太阳能帆板徐徐展开，就像是飞船长出的一对长长的翅膀，为飞船提供源源不断的动力，中国第一名女性宇航员刘洋露出微笑。 太阳能帆板是一种收集太阳能的装置，通常用于卫星、宇宙飞船的供能，也用于安装在环保型汽车顶部。太阳帆板的基本原理是利用硅（Si）等金属的光电效应，将太阳能转化为电能，然后储存在卫星、宇宙飞船、电动汽车的太阳能电池里。 太阳能帆板有供电和充电两大功能，相当于一个小型发电站。在飞船入轨之前，一对小的太阳能帆板折叠固定在轨道舱的两侧，另一对大的折叠固定在推进舱外侧的舱壁上。在升空阶段，为了使它们免受迎面空气动力流的作用，太阳能帆板折叠收藏在整流罩内，直到飞船进入轨道后才展开。由于飞船上的许多试验仪器装置都依赖电力作为能源，因此太阳能帆板能否正常展开是飞船飞行中一个关键动作。 
神舟九号飞船在酒泉发射中心等待发射 尽管飞船的太阳能帆板采用了大量先进技术，然而，由于面积较大，结构相对复杂，在太空中展开时仍会面临一定的风险。此次飞船上的两对太阳能帆板顺利展开，为神舟六号载人飞船多天的太空之旅提供了充足的电力保障。 帆板顺利展开能够为神舟九号提供持续不断的电力支撑，也是后续所有任务的实施基础。飞船上所有仪器设备都需要电力驱动，如果帆板不能正常展开，在蓄电池的电能耗光之后，飞船就会失去控制，成为太空垃圾，世界航天史上也出现过这样的例子。神舟八号增加了交会对接机构，在太空的飞行时间和任务都和以往有很大的区别，电力支撑方面和以往相比要多很多，因此太阳能帆板的展开显得更为关键。 据OFweek太阳能光伏网了解，神舟九号飞船绕地球飞行1小时耗电只需1800瓦，相当于一个普通家用空调或者是一个功率高点的微波炉的耗电量，一天飞行下来，神舟九号耗电量只有43度。也许，对于生活在地球上的我们来说，43度电简直微不足道。但是运送物质到太空是极其昂贵的，以美国为例，没运送一公斤物质到太空的花费是100万美元。 
神舟九号飞船在酒泉发射中心发射升空 电力供应是飞船在太空执行任务的动力保障，据负责电源系统研制生产的中国航天科技集团公司八院811所有关技术人员介绍，载人航天工程二期电源系统的供电能力比一期增强了50%，相应的设计、控制、结构、材料等都更加先进。电源分系统由30多台单机设备、1万多个元器件组成，是一个非常复杂的系统。在神舟飞船各大分系统中，电源系统是可靠性要求最高的系统之一。 神舟九号电源系统共有3种电源：太阳电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。在火箭发射前几个小时，电源系统会被充满电，从火箭发射的那一刻起，就开始工作。电源系统实际上是一个光伏系统，像一个小“发电场”，能源来自太阳能，只有展开太阳电池帆板，电源系统才能正常工作。而依靠太阳能发的电，一部分供给飞船使用，一部分则用蓄电池储存起来。因此，太阳能电池帆板是非常重要的部件，其能否顺利展开事关飞船能否执行太空任务。 神舟九号绕地球飞行一圈需要约90分钟，这期间有50多分钟是在阳光照射下的光照期，太阳电池帆板可以正常工作并给储能电池充电。但有30多分钟却是在没有阳光照射的地影期，太阳电池帆板将停止工作，这时维持飞船正常运转的电能都来自镉镍蓄电池事先储藏好的电能。 
神舟九号飞船在太空徐徐展开太阳能电池帆板 交会对接实施后，天宫一号与神舟九号将共同飞行，由于位置的原因，天宫一号会遮挡住飞船部分太阳电池帆板，被遮挡部分则不能正常充电。为解决能量平衡问题，交会对接成功后，天宫一号将为神舟九号提供一部分电能，而神舟九号只需要在每50多分钟内充十几分钟的电就可以了。 航天员在太空中，生活用电都要依靠电源系统。在载人航天工程一期时，由于供电能力有限，航天员怕“费电”，舍不得加热饭菜，吃的都是冷饭。载人航天工程二期使用的电源系统中，太阳能帆板的材料采用了三结砷化镓，与一期使用的多晶硅相比，发电能力提高了一倍。同时，电源系统采用高压体制，减少了各种损耗。由于电能供应充足，神舟九号可以确保航天员顿顿吃上热饭。 据OFweek 太阳能光伏网了解，神舟九号载人飞船使用了由河北省秦皇岛星箭公司研发生产的太阳能电池玻璃盖片。这是继天宫一号目标飞行器和神舟八号飞船成功应用之后，秦皇岛星箭公司生产的太阳能电池玻璃盖片再次被搭载在载人飞船上。据介绍，随着航天科技的快速发展，航天器上应用的太阳能电池向着大面积大功率方向发展，这就要求作为其配套产品的玻璃盖片要做到超大超薄，同时增加抗弯强度，避免操作或工作时玻璃盖片碎裂。秦皇岛星箭公司致力于空间用抗辐照玻璃盖片、卫星用高强度超大超薄玻璃盖片和航天用掺铈的OSR玻璃基片的研究和开发，自主研发的产品于2011年和2012年获得两项国家发明专利。卫星用高强度超大超薄玻璃盖片是星箭公司自主研发的高科技航天配套产品。它应用在航天器两翼的太阳能电池帆板上，一方面保护太阳能电池，另一方面保证太阳能电池的光电转换效率。该产品研制成功，填补了航天技术一项空白。卫星用高强度超大超薄玻璃盖片的强度大约是普通玻璃盖片的5倍，同时具有抗高能粒子辐照、抗紫外线、耐高低温冲击、高透过率等优良性能。 
神舟九号飞船与天宫一号对接示意图 在接下来的时间里，太阳能光伏电池帆板将与神舟九号继续翱翔太空，为飞船提供源源不断的动力，以及为中华民族带来自豪感，点亮华夏子孙探索太空奥秘的希望。 |
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