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太空漫游一个月,神舟11号的电从哪来?

发布时间:2017-05-30         已有 1439 人浏览


10月17日,神舟十一号载人飞船成功发射升空!

神舟十一号飞行任务将延长至30天,这是中国迄今为止时间最长的一次航天飞行。

根据神舟九号、十号的数据,飞船飞一天仅需耗电43度,一台普通家用空调的耗电量就可支持飞船绕地球飞行一小时。

但问题是,宇宙飞船到了太空就没有了供电来源,它是如何解决自身运行及航天员实验和生活所需要的电力供应呢?

今天,我们就来说说太空旅行的必备品——

1宇宙飞船的电从哪儿来?

神舟七号飞船在轨运行期间,三位航天员吃的饭菜是由应急电池来加热的。航天员们都知道应急电池的重要性,舍不得用,常常吃冷饭菜。

为了给航天员提供充足能量,神舟八号和神舟九号设计用太阳电池帆板持续产生的源源不断的电能,为航天员们加热饭菜,加热的时间也大大缩短。

等正式入驻天宫二号后,航天员就可以享受到家庭生活一般的一日三餐待遇了。他们吃饭时间与地面同步,包括主食、副食、即食、饮品、调味品和功能食品等六大类产品,酱牛肉、鱼香肉丝等传统菜肴都有,五天之内菜谱不会重样。

航天器所需的电能,大都来自自备的发电站。
采用哪种方式供电,要根据载人航天器要求的用电功率大小、在空间停留时间的长短和使用条件等来决定。


太阳能帆板是一种收集太阳能的装置,通常用于人造卫星、太空探测器和宇宙飞船的供能,也可用于安装在环保型汽车顶部。

它的基本原理是,利用硅(Si)和某些金属的光电效应,将太阳能转化为电能,然后储存在人造卫星、宇宙飞船、电动汽车的太阳能电池里。

2供电系统可靠吗?

宇宙飞船设计上对电源的要求是“一次故障正常,二次故障安全”,即当电源出现一次故障时,宇宙飞船完全能够正常飞行,一旦出现第二次故障,就要有足够的电源保证地面上的指令能传递到宇宙飞船上,指示航天员操控飞船立即返回地面。

当神舟十一号和天宫二号对接停靠后,整个飞船的负载将减小至40%,蓄电池在长期小负载情况下不断充放电,产生记忆效应,一旦负载又回到额定负载,就会出现蓄电池供电能力不足的问题。为解决这一棘手问题,使蓄电池“失忆”,专业人员通过大量地面长期试验,最终摸索出了一条和神舟十一号工作状态相匹配的充电曲线。

3减重设计非常关键

电源是宇宙飞船上的“重量大户”,一般情况下航天器的电源系统会占到整个航天器质量的大约30%,并且一般可以分解为三大部分:发电系统、储能系统以及电源管理及分配系统。他们的质量必须足够小,以便提升所谓“能量密度”,也就是说它必须能够在足够小的体积内产生足够强大的电力。

4使用寿命足够长

供电系统不仅必须确保每一件飞船搭载设备的电力使用需求,还必须确保在整个飞船的使用寿命内能持续提供这样的电力支持——可能是几年、几十年甚至上百年。

5能经受极端环境考验

飞船运行环境的特殊性使得飞船电力系统必须能在零重力和高真空环境下正常运作,同时须经受超强辐射环境和极端温度的考验。如果你的探测器打算在金星表面着陆,那边的温度是460摄氏度。而如果你打算冲入木星大气层,那么那里的温度是零下150摄氏度。     

6未来,宇宙飞船将用什么供电?

SRG新型同位素发电机:研究人员正在为未来的空间探测任务研发“斯特林放射性同位素发电机”(SRG)。基于现有的放射性同位素热电发电机(RTG),这种发电机的发电效率远高于其基于热电同类,且它的体积可以做到非常小。

新型电池类型:美国宇航局在规划未来前往木卫二的探测任务时,也在考虑研发新型电池类型。这种电池可以适应在零下80摄氏度至零下100摄氏度的极端低温环境下正常使用。

太阳能帆板技术:太阳能帆板技术也正在同步推进研发,它能够适应在远离太阳、光照强度弱、温度极低的环境下正常工作。这样的技术进步意味着未来借助太阳能帆板的探测器或许将能够在更加远离太阳的空间区域执行探测任务。

核裂变技术:这是目前人类已经成熟掌握的发电手段。采用这种能源方式对于那些采用全电力推进,或是未来计划在月球及火星表面长期驻留的太空任务会比较适合。如果真是这样,我们去往火星时,甚至不需要专门携带一台发电机,因为我们的飞船本身就携带了一座核电站!

星辰大海的征程中

中国人将再次留下足迹!

我自豪!

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