卫星为了执行任务,需要消耗大量电能。例如,美国GPS卫星为了满足星地信号转发能力,需要13.4平方米的太阳能帆板,供电功率1136W。
卫星的电源主要有以下几种:
可见,在有限的发射重量约束下,为了满足大功率的负载的长期工作,太阳能电池最合理的选择。事实上,如今在轨的航天器用太阳能占了多数,达到90%的发电比例。这里面还涉及到各电源分系统的配合,昼夜充放电的和动态性能和稳定性等问题,在此不展开。我要说明的是,太阳能电池是保证卫星正常运行的关键部件。
早期的航天器上的太阳能电池是设置在航天器表面上,主要用于很多早期较小型的卫星。这种卫星一般是功率要求比较低而且是自旋稳定的。这种情况下的太阳能帆板的利用率很低,而且有最大输出功率的限制,但是这种太阳能帆板相对于可展开的种类比较简单,危险性小甚至没有危险。
东方红二号卫星
随着航天器的发展,电能消耗的增加,对卫星的质量利用率要求更高,发展了可展开的太阳能帆板。一般情况下,折叠是太阳能帆板分布于卫星沿轨道飞行方向两侧。太阳能帆板依靠压紧机构收拢折叠与卫星本体侧壁上,当卫星入轨后,连接压紧机构的爆炸螺栓起爆,铰链内的驱动扭簧使各板展开,最后成一个平面。
但是随之而来问题是展开过程的风险(2006年10月29日在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭发射升空,11月28日,鑫诺卫星通信公司正式宣布:10月29日发射的中国第一代通信广播卫星“鑫诺二号”发生技术故障,致使太阳帆板二次展开和通信天线展开未能完成,现已成为太空垃圾。)
大多数爆炸螺栓的外观和普通螺栓相差不多,不同的是在螺栓内部设计有一个空腔,容纳一定数量的起爆装药和引爆装置。引爆装置接收到动作信号之后点燃装药,将整个螺栓切断成2-3部分。
爆炸螺栓属于火工品,没法提前测试检验。一般测试方法是,把同一批次的剩余的所有产品检验没有问题才敢使用,选好以后全程严格控制保存条件。即使这样,对那些螺栓心里还是没底。为了保证可靠性,航天器一般会有冗余备份系统。爆炸螺栓一般有多重保险,防止提前起爆。同时配有多道引信保证起爆,但万一螺栓还是没有断开,就没有任何补救措施了。
航天器结构复杂、造价高昂,而且我国的航天事业背负着全国人民的期望,因此每一位航天工作者在发射前都背负着很大的心理压力,每一个关键节点成功都至关重要。在发射指挥现场,你会真切地体会到那股紧张严肃的气氛。希望大家关注支持我国的航天事业,支持航天工作者。
— 完 —
本文作者:黄生
【知乎日报】
你都看到这啦,快来点我嘛 Σ(▼□▼メ)
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地球是否像这个视频所说不是围绕太阳公转?
测量地球到太阳的距离?