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中国空间站太阳翼被暴晒变形?还能用吗?太空环境到底有多恶劣?

2021年8月31日,中国载人航天工程办公室官方发布神舟十二号航天员在轨拍摄的高清大图,不仅有绝美的太空景色,也有航天员小我暖和的小窝,当然还有夜色下的如同太空港的海说神聊京城,航天员这个职业真是太让人恋慕了!

不外细心的伴侣必然发现了一个很是较着的异常现象,从2021年4月29日发射的天和号焦点舱的太阳能电池,已经被“暴晒变形”,起头卷曲起来,这太空情况到底有多恶劣?太阳能电池寿命事实多久,还能利用吗?

太阳能电池为何会被暴晒变形?还能利用吗?

从展示的照片来看,长长的太阳能电池中心已经弓了起来,呈现了较着的热变形,熟悉不干胶贴的伴侣应该都知道,这就是高温或者太阳暴晒下不干胶贴两面缩短比纷歧致造当作的卷曲变形,在胶贴中属于不及格产物,当然跨越设计最高温度,好比设计是50W的灯罩贴纸,成果用了100W的灯胆,那么起翘也属于正常现象,究竟结果设计100W的灯胆利用情况已经超出了设计指标!

太空不是很冷么,为什么会热变形?

太空给大师印象严寒、真空和高辐射,《复仇者联盟》中的乌木喉失落入太空,被冻当作冰块的经典气象大师必然不会健忘,所以太空严寒给人的影响尤为深刻。

可是太空真的不冷,而从理论上来看,太空甚至还有点热!中学里我们就学过,温度的素质是粒子的活动,而抱负的太空没有粒子,没有温度所需的“载体”,所以它不存在“温度”,不外却没有抱负的真空,太空中存在大量高速活动的粒子。

所以太空中具有“很高的温度”,不外却不会“烫伤”人,因为几个粒子对人体造当作的危险仍是可以接管的,但人体在太空中却会真的冻伤,因为真空情况下会让机体的水分蒸发带走大量的热,最终结冰,或者因为辐射温度降低也会结冰。

别的更主要的一点是,太空情况下无大气与尘埃遮挡,太阳光暴晒时会达到很是高的温度,跨越100℃那是常态,但一旦进入暗影区,因为没有大气保温,温度又能低至-100℃,这个高温差情况让在太空中工作的设备要求极高,要否则在如斯高的温差中早就挂了。

太阳能电池是硬板,怎么可能会变形?

我们熟悉的太阳能电池都是硬板布局,莫非还经不住100℃的高温,是不是质量太差了?其实完全不是这样,在天宫空间站上用的是柔性太阳能电池。2021年4月29日《中国青年报》报道中中国航天科技集团八院811所专家详解了天宫空间站的太阳能电池:

天宫空间站利用的是柔性砷化镓太阳能电池,和硅材料太阳能电池比拟,砷化镓太阳能电池具有更高的光电转换效率,而且它还具有杰出的抗辐射新,耐高温性(200℃时硅太阳能电池几乎已经掉效,但砷化镓太阳能电池仍能10%的效率继续工作)。

我国利用的三结砷化镓太阳能电池仍是第三代柔性电池,这种布局的柔性太阳能电池睁开很是便利,功率重量比很高,效率可达30%以上。天宫空间站建当作后,其安装的太阳能电池可供电100KW。

焦点舱太阳电池翼的另一个特别功能,是其在轨时代可以整翼拆卸、转移,将来其他模块发射安装后一旦发生遮挡,那么可以将其转移到么看有遮挡的区域。

是以这种薄膜的太阳能电池在睁开后会存在必然的变形,即使没有太阳暴晒也存在这种景象,这是薄膜睁开后的挠度正常变形,是材料弹性变形的一种正常现象,这个变形后的抗折弯特征还被用在工程应用中增添刚性,好比最简单的应用就是卷尺。

这种特征在反标的目的受力时能在必然长度上让卷尺连结直线,便利我们测量时,这个特征应该是卷尺类东西中最赞的一个设计。

从这个角度可以看到印刷柔性电缆,似乎还能看到绕太阳能电池的卷轴

当然在太空中的太阳能电池不需要这样的刚性设计,它只是长条形薄膜睁开后的正常变形,至于标的目的哪边卷曲,在薄膜制造时或者卷曲标的目的上是可以节制的,但一般来说这种变形会朝着卷绕的中间偏向,斗胆地猜测一下,这个太阳能电池从拍摄者看到的卷绕偏向应该是“趴着睁开”的。

中国空间站用啥电池?

2021年3月11日,国际空间站丢弃了一块重达2.9吨的蓄电池组,这些电池属于镍氢可充电电池,总有48个电池构成,按照国际空间站的轨道以及电池组的外形,NASA展望其4年后将会进入大气层彻底销毁,不会失落到地面。

所以我们至少知道了国际空间站之前用的是镍氢电池组,那么中国的空间站用的是什么电池呢?当然高容量的锂电池了,利用了一种陶瓷隔阂,能最大前提下防止内部短路结果,而且在电池组内利用了阻燃材料,防止电池高温时爆燃。

据811所专家暗示,国际空间站焦点舱内有6组锂电池,每组有66颗单体电池,电池组内还有一套智能化的锂电办理系统,实现高精度、高靠得住、高平安的锂电充电节制。电池充电时启用三级庇护机制,并实施温度监测,当充电温度高于设定平安温度值时,当即遏制对该蓄电池充电。

别的还设计了冗余通道,也就是说有两组电池互相冗余,当一组下线改换时另一组会继续连结供电,而且利用了分段开关,在零丁改换此中单位电池组时包管电压在36V平安电压以内。

中国空间站到底用什么尺度的电压?

笔者从《中国空间站科学尝试资本手册》查到的资料,对设备供电最多的电源是100V,从利用率以及损耗比例来看,应该是DC的可能性比力大,因为太阳能电池为直流电,锂电池也是直流电,所以用直流的可能性几乎100%。

100V的单路供电接口最大功率为1500W(手册华夏文:大型载荷/扩展尝试平台挂点预留了100V、1500W供电接口),除了100V以外,还有28V、24V、12V、5V等多种电压可供选择。

延长阅读:太空锂电池平安吗?

很难确定中国空间站利用的是什么电池类型,不外按照阐发,磷酸铁锂电池的可能性比力大,因为电池颗数比力少,只有66颗单体电池,应该是大容量低电压的磷酸铁锂,假如是18650封装的三元锂电的话至少也得几千颗了吧。

两种电池的不同是磷酸铁锂电池就是用磷酸铁锂做正极,三元锂电池也叫三元聚合物锂电池,本家儿如果由镍钴铝或者是镍钴锰做正极。三元锂电指的是镍盐、钴盐、锰盐,但这些金属盐和电解液在必然温度下会分化,会释放出氧分子,从而酿成助燃的元凶,是以三元锂电一旦燃烧的话火势将会十分狠恶。

磷酸铁锂电池也存在平安隐患,但相对比三元锂电好那么一点,是以从平安角度也可以判定出,中国空间站用磷酸铁锂电池可能性是比力大的,但这种电池的错误谬误是容量密度稍低,但从平安角度出发,这个错误谬误仍是可以降服的,究竟结果昔时还用过能量密度更低的镍氢电池。

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