众多世界中,太阳帆板翻开,吸收光能、转化为电能,坚持卫星的正常作业。这种太阳翼犹如卫星的翅膀,是名副其实的“动力担任”。
传统卫星上装置刚性太阳翼居多,跟着商业航天兴起,轻量化、高集成、长寿命的卫星,需求更轻浮、更灵敏、更高效能的太阳翼。
此前,银河航天灵犀03星成功发射,成为我国首款运用柔性太阳翼的卫星。经证明,柔性太阳翼削减了对卫星体积和分量的占用,满意卫星大功率动力需求,适用于多星堆叠发射形式,有助于全职业降本增效。
卫星的柔性翅膀长什么样?又是怎样研发出来的?记者看望了坐落北京金隅智造工厂的银河航天方舟实验室。
薄如蝉翼,手感轻柔——
柔性太阳板单层厚度约1毫米,折叠起来厚度约5厘米,摆开长度约9米、宽度超越2.5米
穿戴好无尘衣帽和鞋套,经过洁净室除尘,全副武装之下,记者进入北京金隅智造工厂的银河航天方舟实验室。
十万级洁净车间里,主动焊机正以毫伏级的电压精度进行柔性电池片的焊接,主动贴片机则以0.05毫米的微距精度,将电池片安放到柔性基板上,制作薄如蝉翼的卫星“翅膀”。
记者小心谨慎地接过一片柔性太阳翼样片,悄悄摸了摸,感觉非常轻柔。
银河航天(北京)网络技能有限公司(以下简称“银河航天”)太阳翼规划师吴思杰介绍,柔性太阳翼由多个单层柔性太阳板拼接而成,太阳板包括基板、电池片和电缆,每个单层厚度仅约1毫米。
“柔性”描述的是太阳翼的基板。据吴思杰介绍,整个柔性太阳翼能够折叠,装在火箭里时,折叠状况的主体厚度约5厘米;在轨作业时,“翅膀”摆开长度约9米、宽度超越2.5米。
和刚性太阳翼放在一同看,更能直观感受到柔性太阳翼的优势。刚性太阳翼选用蜂窝夹层板结构,电池外表由玻璃掩盖,虽然也能折叠,但太阳板与太阳板之间有必要彼此离隔、留有间隔。
不同于刚性太阳翼,柔性太阳翼的太阳板之间是面对面、背对背压在一同的。
“让咱们来算一道数学题。”吴思杰在图纸上演示,“假设刚性太阳翼的每层太阳板厚度为2厘米,10层板就有20厘米高。折叠时,每层板与板之间的缝隙需到达3厘米左右,光缝隙就有27厘米宽,那么整个太阳翼的厚度就到达了47厘米,挨近混乱作战在线播放半米。而柔性太阳翼每个单层厚度仅为1毫米左右,10块板才有约1厘米厚,板与板紧紧贴着,加上太阳板上下别离有2厘米的保护层,整个太阳翼的厚度也就约5厘米。”
厚度不只代表着体积,还代表着质量和本钱。柔性太阳翼和刚性太阳翼的电池片都是三结砷化镓,转化功率大致相同。假如选用柔性太阳翼,相同质量下,能包容更多折叠层,一旦舒翻开,便是更大的电池面积,能够吸收更多的太阳能。
“换句话说,电池薄了,占地少了,能量供应效能却高了。卫星更薄、体积更小,更便利叠在一同,多颗卫星一同上天,这便是降本增效。”吴思杰说。
自主攻关,重复试错——
太阳板之间压得适可而止,既能反抗起飞时的巨大冲击力,又能坚持毫发无损,是巨大检测
“柔性太阳翼技能难度极大,没有任何经历能够学习,咱们几乎是从零起步,摸爬滚打、不断试错。”吴思杰说,单是“翅膀”的方案规划就做了好几个月,整个技能攻关打破花了整整三年。
“翅膀”能不能顺畅翻开,是第一个“绊脚石”。
吴思杰记得很清楚,其时,依照体系规划,太阳翼的太阳板能够顺畅翻开,可到了地上实验时,“翅膀”却忽然卡住了,怎样也打不开。
毛病的呈现,让团队倍感压力。接下来的3个月,吴思杰和团队成员日夜泡在实验室,常常深夜铺个泡沫垫在厂房旮旯就睡着了。查文献、算参数,终究摸清了规则,让“翅膀”丝滑翻开。
柔性太阳翼之所以体积小、质量轻,关键在于严密折叠,这也是让科研人员最费脑筋的难题。
吴思杰给记者打了个比如:“把夹心饼干压在一同,压得太松,略微一动,里边的馅就会被甩出去;可假如压得太紧,整个饼干就碎了。”
让太阳板和太阳板之间压得适可而止,既能反抗起飞时的巨大冲击力,又能坚持亲密无间、毫发无损,是对科学家和工程师的巨大检测。
错了、混乱作战在线播放重来,再试、又错……吴思杰带领团队重复打开理论核算、仿真验证和地上实验。“把‘翅膀’造出来,要归纳运用机、电、力、热等多种学科知识,团队集智攻关,优势互补,才找到了完美处理方案。”吴思杰说。
持续立异,未来可期——
航天器的巨型“翅膀”吸收太阳能后,可传输给其他航天器乃至地外行星基地,有望为星际探究供给动力确保
商业航天的优势在于功率高、本钱低。为了坚持优势,商业航天企业经过持续技能立异,完成更大程度降本增效。
平板堆叠式卫星应运而生。传统卫星大多是球状、长方体、圆柱体等形状,平板堆叠式卫星则是平板式、敞开式,“就像一个整体铸造的汽车底盘”,布局紧凑、形状精约,不只利于批量化制作,更简单“摞”成一堆一同上天,让“一箭百星”的发射形式成为可能。
柔性太阳翼刚好与平板堆叠式卫星完美符合:满意平板堆叠式卫星的装置需求,让卫星愈加轻盈的一起确保大功率输出,节省制作和发射本钱,进步卫星星座的组网功率,有助于加快卫星互联网布置。
吴思杰告知记者,想要卫星在天上干更多作业,需求更多太阳能电池供给能量,太阳翼面积就得更大,折叠式、翻开式太阳翼成为必然选择。与此一起,还得让“翅膀”收起来后体积更小,减轻卫星担负。
有专家提出,假如能够经过卫星或许航天器巨大、高效的“翅膀”在太空飞翔,吸收太阳能转化后源源不断地传输给地上或其他航天器乃至地外行星基地,不只能够助力处理地球的动力问题,也有望为星际探究供给动力确保。
无量的幻想赋予科研人员更多可能性和创造力。未来,“翅膀”还可能变成什么容貌?
吴思杰翻开电脑,点开一张全柔性太阳翼的作用动图。虽然全柔性太阳翼面积翻开后约20平方米,像一间会议室相同大,可是它卷起来时直径仅和一个保温杯差不多。
“和现在的柔性太阳翼比较,全柔性太阳翼进一步削减太阳翼对卫星体积和分量的占用,添加卫星外表的可用面积。”
吴思杰望着电脑,堕入遐思。他和团队成员将持续为完成新的方针不懈努力。
《 人民日报 》( 2025年08月11日 19 版)
【责任编辑:肖梦吟】