飞天圆梦|三种“翅膀”助力中国空间站翱翔太空

随着梦天实验舱成功发射,中国空间站T字构型即将亮相。有趣的是,大大小小不同的三种“翅膀”——太阳翼,助力中国空间站翱翔太空。

其中,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,天和核心舱和两个实验舱采用柔性太阳翼。

中国空间站这三种不同的太阳翼覆盖了目前世界航天所有太阳翼的种类,且均由中国航天科技集团八院(以下简称:八院)研制。

太阳翼是空间站在轨运营的“能源担当”。八院空间站型号副总设计师王治易介绍,从1992年开始,八院便致力于为航天器打造稳定可靠的“翅膀”,截至目前,八院已经有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。

刚性太阳翼是世界航天史上最早应用的可折叠式太阳翼,也是被各个航天强国广泛采用的技术方案。

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翼,一般由1块至4块刚性基板组成,具有良好的刚度和强度;飞船入轨后,刚性太阳翼可在十几秒内一次展开到位,满足飞船的供电需求。

1999年,历经近8年技术攻关,中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发射亮相太空。自那时起,刚性太阳翼23年如一日地服役于神舟飞船,如今已成为神舟飞船的“得力干将”。

如果将刚性太阳翼比喻为“乒乓球拍”,那么半刚性太阳翼则像“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,对低轨空间环境中的原子氧、等离子体有更强的防护性,设备寿命更长。

2011年,八院805所太阳翼团队成功研制中国首套低轨高压半刚性太阳翼,并首次应用于“天宫一号”,助力“天宫一号”实现了在轨7年的可靠运行。

空间站上搭载了天文、地理、生物、医学等各类科学仪器,同时航天员的日常生活也离不开能源。传统的刚性、半刚性太阳翼,因体积、重量、功率等因素限制,无法满足空间站的能源需求。而柔性太阳翼体积小、展开面积大、功率重量比高,可为空间站提供源源不断的能源。比如梦天实验舱的柔性太阳翼全部收拢后,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。

其中,天和核心舱的单侧太阳翼展开面积达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。

问天实验舱和梦天实验舱则各配备了两副Plus版的大型柔性太阳翼,可以给中国空间站三舱组合体提供80%的能量,在满足舱内搭载的各类科学仪器正常运转的同时,保证航天员在空间站中的日常生活。

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;而八院研制的大型柔性太阳翼却在世界首创“二次展开”技术,即:首先展开一部分电池板以满足实验舱能源需求,待交会对接完成后再完全展开,建立完整的能源系统。(完)

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