关于航天,你想知道的电力问题都在这儿

发布时间 : 2021-10-22

10月16日0时23分,长征二号F运载火箭托举神舟十三号载人飞船升空照亮了酒泉卫星发射中心飞船被火箭送入预定轨道,顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3位航天员送入太空,发射任务取得圆满成功。10月17日,翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员顺利进入天舟三号货运飞船

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▲长二F火箭点火升空。(图片来自:航天科技集团)

载人飞船电从哪里来?

 

主要由太阳电池翼和储能电池构成

进入空间站之前,3位航天员主要待在载人飞船中,一般来说,载人飞船可以采用太阳能发电、核能发电、燃料电池和蓄电池等方式供电。采用哪种方式供电,要根据载人航天器的用电功率大小、在太空停留时间的长短和使用条件等因素来决定。


神舟十三号飞船的电力系统主要是由太阳电池翼和储能电池构成,太阳电池翼能将太阳能转化为电能供飞船使用。

根据神舟九号、十号的数据,飞船绕地球飞行1小时耗电只需1800瓦,相当于一台普通家用空调的耗电量,但飞船与家用电器比起来可是个十足的大个头,一天仅需耗电43度

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▲飞船太阳翼展开示意图。(图片来自:航天科技集团)

●轨道舱配电器为飞船提供足够电力

在此次飞行任务中,神舟十三号将在径向对接口停靠。因首次长期在轨停靠6个月,帆板将长期被空间站大型柔性太阳电池翼和大柱段舱体遮挡,导致载人飞船在光照区供电能力受到影响,需要空间站为飞船并网供电。轨道舱配电器满足长期停靠,最大并网供电能力达到1400w的要求。

整个空间站系统,空间站三舱+神舟飞船+货运飞船,电源的能量是可以互相传动、互相补充的。其中为了确保航天员的安全,采用了低压电源系统的神舟飞船将作为受电端,接受来自空间站的并网供电。

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▲神舟十三号飞船。(图片来自:中国载人航天)

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航天员在太空中怎么用电

 

●太阳电池翼和高效安全电池组,用电稳稳的

3位航天员将在轨驻留6个月,开展机械臂操作、出舱活动、舱段转移等工作,他们怎样用电?

天和核心舱是中国空间站的“枢纽”和“大脑”,也是航天员在太空中的家。它的电源系统是“太阳能发电加电储能”的形式,高效又清洁。核心舱配有一组发电能力为18000瓦的太阳电池翼,单翼面积67平方米,双翼面积130多平方米。



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,只有飞船太阳能帆板顺利展开,电源系统才能正常工作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,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

在光照,太阳电池翼将太阳能转化为电能,供整舱使用,同时为锂离子蓄电池储存能量。在太阳无法照射的地影期,蓄电池负责为整个舱体供电。有130多平方米的太阳电池翼和高效安全的电池组,天和核心舱的用电,暖暖的、稳稳的!


 

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▲空间站示意图。(图片来自:中国航天科技集团)

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▲天和核心舱外观。


航天事业对UPS的供电要求

 

UPS电源可以在停电或电力不稳定时给计算机、服务器、存储设备、网络设备等网络系统或工业控制系统、需要持续运转的工业设备提供电力供应,确保电源设备有多冗余、双备份等,确保电力稳定、不断电、储电、电力系统的“零切换”。目前广泛应用于航天设备制造、航天控制等领域。

电力是卫星发射基地的“生命线”,从卫星火箭进场、燃料填装、测试准备,到发射升空全过程,各个环节均须确保零失误,对电力系统的可靠性、稳定性要求极其严苛。因此环境适应性强的电力系统解决方案不可或缺。联科UPS电力保障系统可满足航天室内室外需求。

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▲酒泉卫星发射中心。(图片来自:科普中国)

室内航天办公系统电力安全需求分析

 

航天办公系统电力保护对象包括:部门办公自动化、航天中心服务器、航天系统电话收发、雷达、飞机升降导航控制系统等。航天办公系统的电力是整个航天日常工作正常运行的重要保障,办公系统是保障部门之间、上下级之间沟通的载体,在这个信息化高度发展、航天机构之间、航天与载人飞船及空间站之间的互联时代,系统因电力保障不到位而停摆时,那么对航天基础数据、重大关联事项会造成一定程度上的损失。因此,UPS不间断电源电力保障体系的构建是保证航天正常运转的重要因素。

 

室外航天公共服务系统电力安全需求分析

航天公共服务系统中的电力保障对象包括:照明系统、跑道、控制塔信号系统、中央调度计算机、信息传输、航天系统双机热备用服务器。室外系统和设备作为智能航天系统的关键组成部分,其是否能正常运转,除设备或系统性能和质量影响外,最大的危害性是电力的保障以及电力质量,构建UPS电力保障系统是航空航天电力安全的基础!