神州十三號乘組平安回家!太空“出差”半年用電問題如何解決?

4月16日,中國“神舟十三號”飛船返回艙在東風著陸場成功著陸,執行飛行任務的航天員翟志剛、王亞平、葉光富安全順利出艙,身體狀態良好,空間站第二次載人飛行任務取得圓滿成功。

神州十三號乘組平安回家!太空“出差”半年用電問題如何解決?

從2021年10月至2022年4月,神舟十三號在軌駐留6個月,是我國迄今為止時間最長的一次載人飛行。為了避免飛船在軌駐留期間出現“缺電”情況,

神舟研製團隊專門為飛船和核心艙設計了供電系統,保障航天員在太空的正常作業和生活用電需求。

對於電力保障團隊來說,神舟十三號的保電任務是極大挑戰。為此,團隊採用重點措施,提升電力保障能力,確保“太空出差三人組”在“外”的用電正常。

凌晨發射,提升夜間保障能力:

神舟十三號飛船於夜間發射,對保電能力提出了更高要求。進入保電階段後,保電團隊持續開展夜間不間斷巡視,針對夜間防鳥需求、線上路附近施工點等特殊路段,派駐專人蹲守,保障電網夜間執行安全穩定。

神州十三號乘組平安回家!太空“出差”半年用電問題如何解決?

清潔電力助力:2021年今年6月,全國首個千萬千瓦級風電基地在甘肅酒泉建成。酒泉市併網風電裝機累計達到1039萬千瓦,預計到“十四五”末,風電裝機將達到2025萬千瓦。

豐富的新能源資源為神舟發射注入綠色動力。

那麼,如何保障空間站的日常用電需求呢?進入空間站之前,3位航天員主要待在載人飛船中。一般來說,載人飛船可以採用太陽能發電、核能發電、燃料電池和蓄電池等方式供電。採用哪種方式供電,要根據載人航天器的用電功率大小、在太空停留時間的長短等因素來決定。

神舟十三號飛船的電力系統主要是由太陽電池翼和儲能電池構成,太陽電池翼能將太陽能轉化為電能供飛船使用。

天和核心艙是航天員在太空中的家。天和核心艙的電源系統是

“太陽能發電加電儲能”

的形式,高效又清潔。核心艙配有一組發電能力為18000瓦的太陽電池翼,單翼面積 67平方米,雙翼面積130多平方米。

神州十三號乘組平安回家!太空“出差”半年用電問題如何解決?

在光照區,太陽電池翼將太陽能轉化為電能,供整艙使用,同時為鋰離子蓄電池儲存能量。

在太陽無法照射的陰影區,蓄電池負責為整個艙體供電。電池採用陶瓷隔膜, 具備良好的防止內部短路效能;同時,電池組內使用阻燃材料,防止因高溫引發燃燒,很安全。

對整個空間站系統而言,空間站三艙+神舟飛船+貨運飛船三者的電源能量是可以互相傳動、互相補充的。但是,為了確保航天員的安全,採用了低壓電源系統的神舟飛船隻作為受電端,接受來自空間站的供電。這個強大的電源系統,就是“光伏+儲能”的形式。

事實上,

“光伏+儲能”的解決方案早在多年前就已經在太空發展程序中擔當重要角色,現在已成為航天發展不可或缺的一部分。

從“北斗系統”到“神舟十三號”,近幾十年,中國人探索宇宙的步伐邁得更快、更遠,隨著航天技術發展,光伏發電技術起到越來越重要的作用。