三種“翅膀”為中國空間站提供能源

10月31日，中國空間站“T”字構型組合體的最后一個部分——夢天實驗艙，順利進入預定軌道。值得注意的是，助力中國空間站遨游太空的“翅膀”有三種：神舟載人飛船采用剛性太陽翼、天舟貨運飛船采用半剛性太陽翼、核心艙和兩個實驗艙采用柔性太陽翼。

記者從航天科技(000901)集團八院獲悉，這三款不同的太陽電池翼各有所長，基本覆蓋了目前所有的太陽翼種類。航天八院空間站型號副總師王治易介紹，從1992年“921工程”立項開始，航天八院便致力于為航天器打造穩定可靠的“翅膀”，截至目前，已經有28套剛性太陽翼、8套半剛性太陽翼以及6套柔性太陽翼翱翔太空，源源不斷地為載人航天工程(603698)提供能源。

剛性太陽翼

(資料圖片)

技術成熟、適用性廣

剛性太陽翼指采用碳纖維面板、鋁蜂窩復合材料作為基板的太陽電池翼。剛性太陽翼一般由1-4塊剛性基板組成，每塊剛性基板可以根據發電功率需求進行設計，長寬一般不超過、3.5米×2.5米，厚度18-22毫米，具有良好的剛度和強度，給電池片提供了一個“豪華大床”。剛性太陽翼是世界航天史上最早應用的可折疊式太陽電池翼，也是被各個航天強國廣泛采用的技術方案。

從神舟飛船設計伊始，研制團隊就瞄準了技術已趨于成熟的剛性太陽翼，確保實現飛船在軌運行的高可靠性和安全性。神舟飛船的太陽翼結構為碳纖維蜂窩夾層結構，展開面積為24平方米，具備高剛度、高強度等優勢，且一次展開到位，飛船入軌后，剛性太陽翼可在十幾秒內實現快速展開，滿足飛船的供電需求。

1999年，歷經近8年從無到有的技術攻關，我國第一款應用于載人航天領域的剛性太陽翼隨神舟一號載人飛船的成功發射亮相太空，時至今日，剛性太陽翼已為神舟飛船服務23年。

憑借穩定可靠的出色性能，剛性太陽翼目前已成為我國衛星領域使用最廣泛的產品。

半剛性太陽翼

輕量化、高承載、可實現空間環境防護

為了保證天宮飛行器電源系統高電壓體系的安全性，同時為電池電路提供更好的散熱環境，進一步減輕太陽電池翼的重量，天宮一號選擇了當時具有世界先進水平的半剛性太陽翼作為技術方案。與剛性太陽翼一樣，半剛性太陽翼也具備展開方式簡單、展開速度快的優勢。

如果將剛性太陽翼比喻為“乒乓球拍”，那么半剛性太陽翼則是一只“網球拍”。因為半剛性太陽翼突破了玻璃纖維網編織技術，創造性地采用了玻璃纖維網狀結構，從而具備了輕量化、高壓安全性、高承載性以及空間環境的強防護性，特別是對低軌空間環境中原子氧、等離子體的防護，極大體現了半剛性太陽翼所具備的長壽命優勢。

2011年，航天八院805所太陽翼團隊成功研制國內首套低軌高壓半剛性太陽翼，并首次應用于天宮一號實驗室，助力天宮一號實現了在軌7年的可靠運行。值得一提的是，半剛性太陽翼在研制初期即實現了產品的全國產化。

柔性太陽翼

首創“二次展開”技術，體積小、功率高

空間站上搭載的天文、地理、生物、醫學等各類科學儀器將陸續工作，航天員的日常生活也離不開能源，傳統的剛性、半剛性太陽電池翼因體積、重量、功率等限制無法滿足這一需求，而柔性翼體積小、展開面積大、功率重量比高，比如實驗艙柔性翼全部收攏后，厚度只有18厘米，與一部手機的長度相當，僅為剛性太陽翼的1/8。

目前，中國空間站共配備了兩種規格6套大型柔性太陽翼。2021年4月29日，我國空間站的“第一塊積木”天和核心艙率先就位，其使用的便是為我國空間站打造的首個大面積可展收柔性太陽翼。核心艙單個太陽翼展開面積67平方米，相當于一個標準單打羽毛球場的大小，可以提供9千瓦的電能。

作為一種全新的太陽電池翼，柔性翼的系統組成、展開原理、技術難點與傳統剛性、半剛性太陽翼大相徑庭。傳統剛性、半剛性太陽翼都是一次展開，在短短十幾秒內就完成所有動作；而大型柔性太陽電池翼卻在全世界范圍內首創“二次展開”技術，整個過程持續80分鐘，這是為了確保交會對接這一關鍵動作的絕對安全。

今年，問天實驗艙和夢天實驗艙陸續成功發射，兩個實驗艙各配備了兩套“plus版”大型柔性太陽電池翼，單套太陽翼展開面積達到138平方米，單個功率高達18千瓦，4個這樣的太陽電池翼就能提供空間站建成后三艙組合體80%的能量，在滿足艙內搭載的天文、地理、生物、醫學等各類科學儀器正常運轉的同時，也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活。

新京報記者 張建林

編輯 白爽 校對 陳荻雁