中国航天报
《中国航天报》是中国唯一一家权威介绍航天高科技产业的报纸。

太阳翼:空间探测的“保护伞”

原创
中国航天报

如同亲密无间的情侣会庆祝恋爱纪念日,今年5月是中国航天与火星“亲密邂逅”1周年。如今,祝融号漫游车已在火星上行驶了近2公里,传回了大量观测资料,也遭遇了许许多多有趣的事,点燃了中国航天探索火星乃至外星球的“火种”。

作为“天问一号”的后继者,天问二号小行星探测器已经进入初样研制阶段,正进行综合测试,预计会在2025年发射。小天体探测是中国航天尚未深度涉足的领域。借助于柔性太阳翼这款深空探索“保护伞”,“天问二号”将对近地小行星开展伴飞并取样返回,任务时间可能长达10年。可以说,柔性太阳翼将为提高我国航天技术的全球竞争力“添砖加瓦”。

中国空间站上安装的太阳翼(照片来源:中国载人航天办)

据公开资料显示,天问二号探测器由主探测器与返回舱组成。主探测器的主电能供给系统是构造独特的圆形柔性太阳翼,酷似撑开的大伞。科研人员选用这种特殊构型的“保护伞”,降低了传统太阳翼在探测器软着陆过程中的触地风险。

“天问二号”采用双翼结构,单个翼的面积达17平方米。它携带如此硕大的太阳翼,原因之一是考虑到任务目标远大——“天问二号”完成小行星取样返回任务后,主探测器很可能还将继续向深空飞行,在这个过程中,获取的阳光会越来越少,因此需要特意加大太阳翼。

太阳翼是名副其实的“保护伞”,在深空探索征程中源源不断地将太阳能源转换为飞行器持续使用的电能。众所周知,大量不间断的太阳能在空间环境中弥散,如同WiFi无线充电器,最受航天器欢迎。

由于单个太阳电池一般无法满足需求,以串、并联方式结合的太阳电池及相关结构等组成的发电装置就是太阳电池阵,如同航天器的“营养师”,时刻将太阳能“烹饪”成各种设备直接汲取的“营养套餐”。

由于火箭尺寸等限制,在航天器发射前,科研人员必须对太阳翼进行折叠或压缩。在太空中,太阳翼舒展打开,并在航天器飞行过程中不断调整方向,尽量对准太阳,提供最大效率的阳光射入。有人形容,这好像鸟儿在枝头打盹时合拢双翼,在展翅高飞时击破长空。

展开是太阳翼正式服役的标准动作,国际空间站的新型太阳能帆板展开酷似卷轴,令人惊叹。实际上,太阳翼的数量、形状、展开方式都是根据预设功能提前确定的。

柔性太阳翼的基板具有较大的柔性,厚度很小,一般不超过0.5毫米,最大的优点是收拢体积更小,质量更轻。当然,技术和结构也更复杂。

当前,国内火箭发射1公斤载荷的成本大约需要5-10万元人民币,相同面积的柔性太阳翼比刚性太阳翼减重20%以上,随着航天技术的发展,甚至有望减重40%以上,这样可以显著降低发射成本。

中国火箭发射升空(摄影:汪江波)

未来,随着成本降低及技术更多突破,太阳翼“保护伞”的功能定位将越来越鲜明,给遥远的外星球探测提供更大的想象和发展空间。

评论
无限探索者
少傅级
随着技术的更多突破,太阳翼“保护伞”的功能定位将越来越鲜明,给遥远的外星球探测提供更大的想象和发展空间。
05.27
无限探索者
少傅级
太阳翼是名副其实的“保护伞”,在深空探索征程中,源源不断地将太阳能源转换为飞行器持续使用的电能。
05.27
传承解惑
少傅级
作为“天问一号”的后继者,天问二号小行星探测器已经进入初样研制阶段,正进行综合测试。
05.28