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从“神十”飞天看太阳能电池技术改进的变化

发布时间:2017-03-31作者:智汇李

  北京时间6月11日17时38分,中国“长征二F”遥十运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火发射,成功将神舟十号飞船送入预定轨道。

  神舟十号飞船是中国“神舟”号系列飞船之一,是中国第五艘载人飞船。飞船由推进舱、返回舱、轨道舱和附加段组成。升空后再和在轨运行的目标飞行器天宫一号对接,并对其进行短暂的有人照管试验。飞船于2013年6月11日17时38分在中国酒泉卫星发射中心用长征二号F运载火箭发射升空,搭载三名航天员飞向太空,将在轨飞行15天,并首次开展我国航天员太空授课活动。飞行乘组由男航天员聂海胜、张晓光和女航天员王亚平组成,聂海胜担任指令长。飞船于2013年6月11日17时48分由总指挥张又侠宣布发射成功。

    神十“五问”:太阳能电池技术改进带来的变化——

  问1

  电源“减重”情况如何

  昨天,上海航天负责电源分系统的811所有关专家向记者解说神舟十号电源系统,特别是太阳能电池翼。

  “宇宙飞船飞行时,在光照区用太阳能电池发电、供电,阴影区用化学电池供电。”811所专家说,飞船升空前,电池充满电,发射点火和飞行过程中用的都是化学电池。化学电池充满电后正常放电是1-2小时,这是考虑到飞行中可能发生的各种因素,如绕地球飞行第一圈时假设太阳能帆板未能正常打开,就需要飞第二圈时再次尝试,而绕地球飞行一圈的时间是91分钟。

  “太阳能电池翼共8块电池板,一边4块,发电功率是1800瓦。”811所专家介绍,太阳能电池一边给宇宙飞船供电,一边为蓄电池充电。绕地飞行一圈的91分钟里,54分钟在光照区,37分钟在阴影区,电源设计充分利用了这54分钟。

  811所专家还介绍,电源是宇宙飞船上的“重量大户”,所以减重设计非常关键,我国载人航天发展数十年来,在电源的材料、结构和化学电池的种类上不断更新,已将重量减到目前所能设计的最低限度。

  电源是宇宙飞船和航天员安全的一大保障,811所专家说,设计上对电源的要求是“一次故障正常,二次故障安全”,即当电源出现一次故障时,宇宙飞船完全能够正常飞行,一旦出现第二次故障,就要有足够的电源保证地面上的指令能传递到宇宙飞船上,指示航天员操控飞船立即返回地面。“当然,我们从未出过一次故障。”811所专家骄傲地说。

  问2

  此次飞行意味着什麽

  发射前,八院退休专家陶建中介绍了此次飞行成功的重大意义。他说,这3名航天员进入太空后,我国便有12人次的航天人进入过太空。待神舟十号与天宫一号交会对接及绕飞成功后,即实现8次交会、6次对接和1次绕飞。天宫一号和神舟飞船的组合飞行时间,神舟九号是10天,神舟十号则将有12天,突破了最初的设计指标,待神舟十号的3名航天员顺利返回,意味着这一任务的完成又向前跨越了一步。

  他还介绍,神舟十号不再是研制实验,而是进入成熟的应用实验。神舟九号进行了19项空间实验活动,神舟十号则要进行37项。这37项空间实验活动包括三大类:航天器技术实验19项、航天医学实验16项,另外还有两项公益活动,一是航天员科普讲座,一是空间邮政活动。

  不可复制的太空环境,使得这些试验机会倍显珍贵。陶建中说:“这些科学试验,可以促成我国北斗卫星、海洋卫星的早日成功。这也是‘神十’发射成功的重要意义。”

  他指出,我国载人航天飞行的特点用三个字来涵盖是“高精度”,即高精度发射、高精度交会和高精度对接。“零窗口发射,即和目标飞行器参数相吻合,时间精确到秒,一秒不差,这都是在发射前4小时确定下来的时间。”

  问3

  神十和神九有何不同

  航天科技集团科技委主任、中科院院士包为民曾表示:“神舟十号从技术状态上讲和神舟九号继承性是比较好的。”

  “载人航天器一旦成功后,其技术就会逐渐定型,但是在工艺上会更加精细化控制,以保证产品质量。”荣获“中国载人航天工程突出贡献者”的王治易告诉记者。

  “以太阳能电池板的基板为例,我们在用胶量、固化工艺等方面作了严格控制,使得在同样的重量下,基板结构的性能更强。”王治易说。

  类似的改进还有很多。一位航天科技八院805所专家说:“和‘神九’相比,这次优化了摄像头布局,在发射过程中,可以对整船状态进行更好、更全面的监视。”

  问4

  从实验到应用有多难

  在“神十”之前,中国已经4次成功将人送入太空,并安全返航。为什麽到第5次才被称为“应用性”,此前都算“实验性”呢?

  “成功不等於成熟,成熟不等於可靠。”陶建中说,“刚开始的成功只能叫突破,而经过4次载人飞行之后,证明我们的交会对接技术已经成熟。”

  很多人注意到,我国载人飞行的时间间隔越来越短,这正显示了航天技术的日趋成熟。技术成熟,生产工艺稳定之后,很多设备就可以量产,飞船研制成本下来了,质量上去了,研制周期也相应缩短。随着测试流程优化,飞船测试效率更高。

  问5

  哪些技术能改变生活

  以太阳能电池翼为例,据陶建中介绍,“神十”的太阳能电池转化效率达到26%左右,这在世界上是处於领先水平的。如果该技术能够继续研究,并进一步降低成本,那将会极大地改变我们的生活。

  针对航空器的严格要求,我国也开发了许多尖端润滑油产品,随后这些技术被广泛应用於汽车、家电等民用领域,以满足车辆、设备越来越苛刻的润滑要求。

  此外,因为载人飞船对材料要求很高,所以在研究中开发了许多新材料、新技术。中国航天系统科学与工程研究院院长曾表示,我国近年来开发使用的1100多种新材料中,80%左右是在航天技术的牵引下研制完成的。

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