柔性太阳翼试水 航天能源迭代

7月27日，北京商报记者从银河航天获悉，银河航天灵犀03星堆叠压紧分离机构在轨分离成功，柔性太阳翼已展开，在轨运行顺利。据悉，这是我国首款使用柔性太阳翼的卫星。柔性太阳翼是什么？会给我国航空航天发展带来哪些价值？北京商报记者就此对话了银河航天专业总师杨巧龙。超薄“翅膀”银河航天灵犀03星颠覆了传统卫星设计思路和物理形态，采用平板式、开敞的构型，将所有单机设备直接平铺外挂在卫星平板结构上，这样可以大幅节约空间、充分利用火箭的运载能力。值得注意的是，为了更大程度减少体积，银河航天灵犀03星使用了柔性太阳翼，这也是我国首颗采用柔性太阳翼的卫星，此前我国只有在空间站上使用过这种技术。杨巧龙告诉北京商报记者，银河航天灵犀03星采用的“柔性的翅膀”非常薄，单层柔性太阳板厚度仅1毫米左右，它可以像古代的“奏折”一样折叠，装在火箭里时为折叠状态，主体厚度仅为不到5厘米；在轨工作时，“翅膀”拉开长度约9米，宽度超过2.5米。据悉，柔性基板可以大幅压缩太阳板的厚度，实现包络小、重量轻、模块化的优点，同时柔性太阳翼的技术复杂度要明显高于刚性太阳翼。能源之选要想提高航天器的功能，能源保障首当其冲。当前，卫星等航天器上的能源来源有三种：一是蓄电池，二是太阳能，三是核发电。杨巧龙介绍，在早期对于航天器功能要求不高的阶段，通过蓄电池提供能源足够使用。“今天，航天器的功能越来越强大，寿命越来越长，也就需要更多的能源，以最高效的氢氧燃料为例，满足2千瓦级别的卫星在轨工作三年需要燃料超过10吨，而2千瓦级卫星本身重量也就1吨左右。同样，仅靠携带蓄电池更不能满足用电需求。因此，在轨获取能源最常用的方式是太阳能电池供电。”早期使用体装式太阳电池阵进行供能，随着功率需求的不断提升，太阳电池阵的面积需求远超卫星星体表面面积，展开式太阳电池阵就成为必然选择，也就是给航天器提供能源的“翅膀”。据杨巧龙介绍，通常来说，“翅膀”贴有半导体硅电池片或砷化镓电池片，可以把太阳光的光能转换成电能，持续地为航天器提供充足的能源，面积越大，功率越高。在过去的60多年里，“翅膀”不断地随着需求牵引升级，当前，全球各大航天公司也纷纷开展“翅膀”的通用化和批产化工作，并加速各型柔性“翅膀”的研发。杨巧龙认为，未来航天器的“翅膀”将不仅可以为航天器提供充足的能源支持，还有望组成“空间太阳能电站”，为全球提供真正取之不尽用之不竭的能源解决方案，是人类能想象到的能源利用形式最优解之一，“未来星际旅行和太空家园建设不再遥远”。加速迭代能源之外，加速卫星互联网建设也是柔性太阳翼的重要价值之一。2020年4月，卫星互联网作为通信网络基础设施的代表之一，首次被纳入新基建信息基础设施的范畴，标志着卫星互联网建设已经上升为国家战略性工程。根据英国科学新闻网站7月17日报道，大视野研究公司的一份报告显示，2022年，卫星互联网市场的规模为82.3亿美元，预计到2030年将达到225.7亿美元。到这个十年末，全球卫星互联网用户数量将从2020年的4300万增至1.1亿。此前，太空探索技术公司（SpaceX）创始人埃隆·马斯克和SpaceX带头创建了名为“星链”的高带宽卫星互联网服务。截至2023年5月，“星链”系统涵盖了在近地轨道运行的4000多颗卫星并在全球拥有大约150万用户。资料显示，尽管“星链”取得了成功，但它的市场份额仅为3.5%左右，预计未来的增长将由非洲、亚洲、拉丁美洲等地的发展中国家推动。在我国，银河航天作为我国首个商业航天及卫星互联网领域的独角兽企业，柔性太阳翼的应用则将进一步助其加速低轨卫星星座建设。杨巧龙介绍，新型柔性太阳翼与平板堆叠式卫星完美契合，既满足了平板堆叠的包络需求，又让卫星在更加轻巧的同时保证大功率输出，更能大幅节约发射成本，提高卫星星座的组网效率，有助于加速卫星互联网部署。“这种‘柔性翅膀’具有包络小、重量轻、模块化等特点，更易于收纳，同样质量下面积更大，可以吸收更多太阳能，适合卫星大批量堆叠发射，对加速卫星互联网建设具有重要意义。”不过，虽然柔性太阳翼技术更为复杂，且相对而言更为先进，但并非适合于所有航天器。因此，银河航天也在积极开发各类刚性太阳翼产品，为小功率的卫星提供最优选择。北京商报记者金朝力冉黎黎 原文链接：//shuzhiren.com/post/46121.html