作者：本報(bào)記者 崔興毅《光明日?qǐng)?bào)》（ 2022年07月26日 01版）
現(xiàn)如今，我們的生活根本離不開(kāi)電，出差時(shí)沒(méi)有移動(dòng)電源，手機(jī)都不敢撒開(kāi)了用。電能豐富的地面尚且如此，身在太空的“出差三人組”，是如何實(shí)現(xiàn)充電自由的呢？要知道，那些飛行器的運(yùn)轉(zhuǎn)，可都需要電能供給。
答案藏在飛行器兩邊的巨型翅膀里。
(資料圖)
仔細(xì)觀察你會(huì)發(fā)現(xiàn)，飛行器翅膀上裝有許許多多深色玻璃的小鏡子，每一個(gè)小鏡子宛如一座小型太空發(fā)電站，經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)后組成太陽(yáng)電池陣，從而獲得較高的電壓和較大的電流，為航天器源源不斷提供能量。
可別小看這些玻璃片，它們的威力可大啦！它們?cè)谔焐线B續(xù)工作一天的發(fā)電量可抵得上一個(gè)家庭約一年的用電量！
“如此大量的用電需求，需要依靠各個(gè)飛行器的太陽(yáng)電池陣齊發(fā)力。”中國(guó)電科太陽(yáng)電池陣專家蘇彬介紹，根據(jù)每個(gè)飛行器的特質(zhì)按需定制，我國(guó)打造了三代各具特色的太陽(yáng)電池陣。
“比如，神舟系列載人飛船采用了第一代剛性太陽(yáng)電池陣技術(shù)；天舟系列貨運(yùn)飛船應(yīng)用了第二代半剛性模塊化太陽(yáng)電池陣技術(shù)；空間站核心艙則是我國(guó)首次應(yīng)用第三代柔性太陽(yáng)電池陣技術(shù)。”
這三代電池陣產(chǎn)品各有特色，有的是性能較穩(wěn)定，有的是發(fā)電能力較強(qiáng)，有的則是體積小。不同特性的電池陣組合在一起后，形成一個(gè)太陽(yáng)電池陣，宛如一座巨大的“能量加油站”，可以完全滿足空間站多系統(tǒng)的同時(shí)用電需求。
目前最新一代的太陽(yáng)電池陣是柔性陣，也是最新的明星產(chǎn)品。2021年發(fā)射的天和核心艙就采用了這種太陽(yáng)電池陣，這也是該技術(shù)在我國(guó)航天工程領(lǐng)域的首次應(yīng)用。
今年，隨著正在開(kāi)啟的6次重大發(fā)射任務(wù)，我國(guó)空間站即將完成全面建造。這對(duì)整艙的體積、重量，特別是功率提出了更高要求。可“寸土寸金”的核心艙，如何實(shí)現(xiàn)“小馬拉大車”？
最新的柔性太陽(yáng)電池陣便采用了單板厚度不足1mm的單體，整體面積重量較傳統(tǒng)太陽(yáng)電池陣減少了一半以上。即便已是“纖肢曼體”，科研人員還在絞盡腦汁壓縮。蘇彬介紹：“我們把每塊太陽(yáng)電池板設(shè)計(jì)成古代奏章那樣，在空間站發(fā)射階段，可以相互折疊收攏壓緊于收藏箱內(nèi)，但光電轉(zhuǎn)換效率卻提高了近20%。”
面積體積壓縮了，發(fā)電量會(huì)不會(huì)降低？
“當(dāng)然不會(huì)！”蘇彬表示，為確保空間站在軌壽命，中國(guó)電科研制團(tuán)隊(duì)持續(xù)開(kāi)展高壓柔性太陽(yáng)電池陣發(fā)電試驗(yàn)，在完成8萬(wàn)余次高低溫循環(huán)試驗(yàn)后，最終實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率突破30%，達(dá)到世界先進(jìn)水平。
“相比之前載人航天任務(wù)最長(zhǎng)2年的設(shè)計(jì)壽命，現(xiàn)在空間站在軌的運(yùn)行時(shí)間可延長(zhǎng)至15年。”蘇彬介紹，在天和、問(wèn)天、夢(mèng)天三艙組合后，柔性太陽(yáng)電池陣總發(fā)電面積接近400平方米，總共可提供超過(guò)100千瓦的電能。
不過(guò)，想要電能源源不斷，還得防御復(fù)雜太空環(huán)境的危險(xiǎn)——
每天在軌飛行的太陽(yáng)電池陣都要經(jīng)受十幾次的高低溫循環(huán)溫度考驗(yàn)，遭受腐蝕性極強(qiáng)的原子氧侵蝕，接受到會(huì)使材料變脆變暗的強(qiáng)紫外線照射等。
怎么辦？“我們?cè)谔?yáng)電池片上設(shè)計(jì)了石英蓋片，用于減少對(duì)太陽(yáng)光的反射，濾去有害的紫外線，同時(shí)提高太陽(yáng)電池耐受空間帶電粒子輻射損傷的能力，減少太陽(yáng)電池性能的衰降。”蘇彬介紹，他們還給柔性基板添加了超薄硅橡膠“鎧甲”，順利通過(guò)了大劑量的原子氧、高低溫、紫外線等環(huán)境考核試驗(yàn)。
現(xiàn)在，我們的巨能太空發(fā)電站，在平均光電轉(zhuǎn)換效率、發(fā)電能力等方面都達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，即使面對(duì)超低軌中復(fù)雜的供電環(huán)境，也能讓屬于中國(guó)的太空之家能量充沛、穩(wěn)如泰山！
（本報(bào)記者 崔興毅）
標(biāo)簽： 太陽(yáng)電池陣
