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神舟九号飞行一天仅耗电43千瓦时

[日期:2012-06-21]   来源:人民网-科技频道  作者:   [字体: ]

6月16日18时37分,长二F火箭成功运送神舟九号飞船至太空,执行中国首次载人交会对接任务。据了解,飞船绕地球飞行1小时只需要耗电1800瓦,一天飞行下来,耗电量只有43度。虽然“神九”耗电不大,但却有一颗强大的“心脏”即电源系统,时时刻刻为飞行提供电力保障。

 

神九飞天

  可靠性要求最高

  据负责电源系统研制生产的中国航天科技(000901)集团公司八院811所有关技术人员介绍,载人航天工程二期电源系统的供电能力比一期时增强了50%,相应的设计、控制、结构、材料等都更加先进。

  电源分系统由30多台单机设备、1万多个元器件组成,是一个非常复杂的系统。在神舟飞船各大分系统中,电源系统是可靠性要求最高的系统之一,因为如果没了电,就如同做无米之炊。

  自2003年开展载人航天工程二期电源系统研制以来,811所研制人员从设计一开始就严格把关,通过控制元器件与原材料质量、优化内部结构、进行冗余设计等多种手段,确保电源系统的可靠性。

  同时,811所建立了完善的质量保证体系,技术人员按照“工作再细都不算细”的质量要求,在研制与生产过程中,从零件、分系统到整个电源系统都会开展多项试验,严把质量关。以飞船加电测试为例,就要进行1500多个小时。

  经过8年的艰苦攻关,电源系统的成熟度与可靠性在“天宫一号”和“神舟八号”上得到了充分验证,为完成首次载人交会对接任务奠定了基础。

  飞船最离不开的系统

  神舟九号电源系统共有3种电源,即太阳电池帆板、镉镍蓄电池、应急电池。

  在火箭发射前几个小时,电源系统会被充满电,从火箭发射的那一刻起,就开始工作了。在火箭发射后,人们都会非常关注飞船太阳能帆板是否能够顺利展开,因为电源系统实际上就是一个光伏系统,像一个小“发电场”,能源的来源就是太阳能,只有太阳能电池帆板展开了,电源系统才能正常工作。而依靠太阳能发的电,一部分供给飞船使用,一部分则用蓄电池储存起来。

  “神舟九号”绕地球飞行一圈需要约90分钟,这期间有50多分钟是在阳光照射下的光照期,太阳电池帆板可以正常工作并给储能电池充电。但有30多分钟却是在没有阳光照射的地影期,太阳电池帆板将停止工作,这时维持飞船正常运转的电能都来自镉镍蓄电池事先储藏好的电能。这就像我们平时使用的手机一样,只有给电池充好电才能正常工作,所以在光照期为蓄电池充好电,飞船才能维持正常运转。

  而交会对接实施后,“天宫一号”与“神舟九号”将共同飞行,由于位置的原因,“天宫一号”会遮挡住飞船部分太阳电池帆板,被遮挡部分则不能正常充电。为了解决能量平衡问题,交会对接成功后的,“天宫一号”将为“神舟九号”提供一部分电能,而“神舟九号”只需要在每50多分钟内充十几分钟的电就可以了。

  此外,电源系统还有重要的“救命”的作用。万一飞船发生不测,应急电池就会起用。应急电池使用的是高性能比新型银锌电池,其作用就像UPS。出现紧急情况时,飞船返回地面需要 4个小时,而应急电池可以确保飞船供电,以及落地后为搜救系统提供24小时的用电。

  为了航天员能吃上热饭

  航天员在天上飞行的十几天里,生活用电都要依靠电源系统。在载人航天工程一期时,由于供电能力有限,航天员怕“费电”,舍不得加热饭菜,吃的都是冷饭。

  载人航天工程二期使用的电源系统中,太阳能帆板的材料采用了三结砷化钾,与一期使用的多晶硅相比,发电能力提高了一倍。这也使得电源系统的健壮性更强。同时,电源系统采用高压体制,减少了各种损耗。由于电能供应充足,“神舟九号”可以确保航天员顿顿吃上热饭。

  “神舟九号”和“天宫一号”对接后,船器将并网发电,主要由“天宫一号”为“神舟九号”供一定功率的电能,在供电不足的情况下,“神舟九号”再用自身的电能补充。

  为了能提升电源系统的各项性能,811所的技术人员多年来超常工作,加班加点已经习以为常,但大家都努力把工作做到极致、做到最好。对于技术人员来说,最好的奖励就是能够休息几天,最好的回报就是飞船能够成功飞天、安全返航。

  要成为一名成熟电源系统的技术人员,至少需要在研制生产一线磨练十年,有了载人航天一期、二期工程的技术积累与人才积累,在载人航天工程三期中,电源系统将实现新的跨越。





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