7月27日，銀河航天靈犀03星堆疊壓緊分離機(jī)構(gòu)在軌分離成功，柔性太陽翼已展開，在軌運(yùn)行順利。據(jù)悉，這是我國首款使用柔性太陽翼的衛(wèi)星。柔性太陽翼是什么？會(huì)給我國航空航天發(fā)展帶來哪些價(jià)值？北京商報(bào)記者就此對話了銀河航天專業(yè)總師楊巧龍。
超薄“翅膀”
銀河航天靈犀03星顛覆了傳統(tǒng)衛(wèi)星設(shè)計(jì)思路和物理形態(tài)，采用平板式、開敞的構(gòu)型，將所有單機(jī)設(shè)備直接平鋪外掛在衛(wèi)星平板結(jié)構(gòu)上，這樣可以大幅節(jié)約空間、充分利用火箭的運(yùn)載能力。
值得注意的是，為了更大程度減少體積，銀河航天靈犀03星使用了柔性太陽翼，這也是我國首顆采用柔性太陽翼的衛(wèi)星，此前我國只有在空間站上使用過這種技術(shù)。
楊巧龍告訴記者，銀河航天靈犀03星采用的“柔性的翅膀”非常薄，單層柔性太陽板厚度僅1毫米左右，它可以像古代的“奏折”一樣折疊，裝在火箭里時(shí)為折疊狀態(tài)，主體厚度僅為不到5厘米；在軌工作時(shí)，“翅膀”拉開長度約9米，寬度超過2.5米。
據(jù)悉，柔性基板可以大幅壓縮太陽板的厚度，實(shí)現(xiàn)包絡(luò)小、重量輕、模塊化的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)柔性太陽翼的技術(shù)復(fù)雜度要明顯高于剛性太陽翼。
能源之選
要想提高航天器的功能，能源保障首當(dāng)其沖。
當(dāng)前，衛(wèi)星等航天器上的能源來源有三種：一是蓄電池，二是太陽能，三是核發(fā)電。楊巧龍介紹，在早期對于航天器功能要求不高的階段，通過蓄電池提供能源足夠使用。“今天，航天器的功能越來越強(qiáng)大，壽命越來越長，也就需要更多的能源，以最高效的氫氧燃料為例，滿足2千瓦級別的衛(wèi)星在軌工作三年需要燃料超過10噸，而2千瓦級衛(wèi)星本身重量也就1噸左右。同樣，僅靠攜帶蓄電池更不能滿足用電需求。因此，在軌獲取能源最常用的方式是太陽能電池供電。”
早期使用體裝式太陽電池陣進(jìn)行供能，隨著功率需求的不斷提升，太陽電池陣的面積需求遠(yuǎn)超衛(wèi)星星體表面面積，展開式太陽電池陣就成為必然選擇，也就是給航天器提供能源的“翅膀”。
據(jù)楊巧龍介紹，通常來說，“翅膀”貼有半導(dǎo)體硅電池片或砷化鎵電池片，可以把太陽光的光能轉(zhuǎn)換成電能，持續(xù)地為航天器提供充足的能源，面積越大，功率越高。在過去的60多年里，“翅膀”不斷地隨著需求牽引升級，當(dāng)前，全球各大航天公司也紛紛開展“翅膀”的通用化和批產(chǎn)化工作，并加速各型柔性“翅膀”的研發(fā)。
楊巧龍認(rèn)為，未來航天器的“翅膀”將不僅可以為航天器提供充足的能源支持，還有望組成“空間太陽能電站”，為全球提供真正取之不盡用之不竭的能源解決方案，是人類能想象到的能源利用形式最優(yōu)解之一，“未來星際旅行和太空家園建設(shè)不再遙遠(yuǎn)”。
加速迭代
能源之外，加速衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)也是柔性太陽翼的重要價(jià)值之一。2020年4月，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的代表之一，首次被納入新基建信息基礎(chǔ)設(shè)施的范疇，標(biāo)志著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略性工程。
根據(jù)7月17日報(bào)道，2022年，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場的規(guī)模為82.3億美元，預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到225.7億美元。到這個(gè)十年末，全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量將從2020年的4300萬增至1.1億。
此前，太空探索技術(shù)公司（SpaceX）創(chuàng)始人埃隆·馬斯克和SpaceX帶頭創(chuàng)建了名為“星鏈”的高帶寬衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。截至2023年5月，“星鏈”系統(tǒng)涵蓋了在近地軌道運(yùn)行的4000多顆衛(wèi)星并在全球擁有大約150萬用戶。資料顯示，盡管“星鏈”取得了成功，但它的市場份額僅為3.5%左右，預(yù)計(jì)未來的增長將由非洲、亞洲、拉丁美洲等地的發(fā)展中國家推動(dòng)。
在我國，銀河航天作為我國首個(gè)商業(yè)航天及衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的獨(dú)角獸企業(yè)，柔性太陽翼的應(yīng)用則將進(jìn)一步助其加速低軌衛(wèi)星星座建設(shè)。
楊巧龍介紹，新型柔性太陽翼與平板堆疊式衛(wèi)星完美契合，既滿足了平板堆疊的包絡(luò)需求，又讓衛(wèi)星在更加輕巧的同時(shí)保證大功率輸出，更能大幅節(jié)約發(fā)射成本，提高衛(wèi)星星座的組網(wǎng)效率，有助于加速衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)部署。“這種‘柔性翅膀’具有包絡(luò)小、重量輕、模塊化等特點(diǎn)，更易于收納，同樣質(zhì)量下面積更大，可以吸收更多太陽能，適合衛(wèi)星大批量堆疊發(fā)射，對加速衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)具有重要意義。”
不過，雖然柔性太陽翼技術(shù)更為復(fù)雜，且相對而言更為先進(jìn)，但并非適合于所有航天器。因此，銀河航天也在積極開發(fā)各類剛性太陽翼產(chǎn)品，為小功率的衛(wèi)星提供最優(yōu)選擇。
原標(biāo)題：柔性太陽翼試水，航天能源迭代
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