1毫米“柔性翅膀”给卫星装上“超强能源”

发布时间:2024-06-14 10:07:34
来源: 经济参考报
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  卫星的“翅膀”能有多薄?约1毫米!装上这对翅膀,在距离地面500公里左右的空中,银河航天灵犀03星正以每秒超过7公里的速度绕地飞行,如同将地面通信基站建在太空中,铺就天地间“信息路”,以解决高山、荒漠等偏远地区的上网问题,充分挖掘商业航天市场的巨大潜力。

  银河航天灵犀03星是我国首款使用柔性太阳翼的卫星。这个单层薄如纸张的“柔性翅膀”是卫星的“超大功率发电机”,为卫星在轨飞行和工作提供能量。

  走进北京银河航天方舟实验室,记者的视线立刻被一张金光闪闪的卫星“翅膀”吸引。它展开长度约9米、宽度超过2.5米,上面布满一片片太阳能电池。“这是灵犀03星柔性太阳翼全尺寸初样产品。”银河航天机热能源部部长杨巧龙说。

  之所以叫柔性太阳翼,是因为它可以像古代的奏折一样折叠。而单层柔性太阳板厚度仅1毫米左右,其中还包括了基板、电池片和电缆。

  “太阳翼是卫星能量的主要来源,柔性基板可以大幅压缩太阳板的厚度与密度,同样质量下面积更大,可以吸收更多的太阳能。”杨巧龙说。

  据介绍,在发射过程中,太阳翼装在火箭里时为折叠状态,主体厚度仅为不到5厘米,未来可以实现十几颗甚至几十颗层层堆叠起来同时发射,降低单颗卫星的发射成本,这将成为低轨商业卫星发射的重要方式之一。

  实现1毫米厚度的柔性太阳翼,是个高难度“技术活”。在此之前,我国在太空中验证并使用的柔性太阳翼有且仅有一个案例,就是在中国空间站上。

  一方面,柔性太阳翼的太阳电池之间是面对面、背对背压在一起的。这样的好处是柔性太阳翼大幅压缩了包络尺寸,但是也由此带来了一系列技术难题。

  “太阳电池是脆性材料,越薄越容易碎裂,所以要精准控制压紧力,压力过大会导致电池直接碎裂,而压力过小,会导致在火箭发射的时候,太阳板之间发生滑移、太阳板损伤。”杨巧龙说,团队创新采用了太阳电池的压紧防护技术,设计使用两块刚性蜂窝板将柔性太阳板“夹紧”。

  另一方面,需要研发一套高性能的展开机构来展开太阳翼。杨巧龙解释称,传统的柔性太阳翼面积动辄100平方米以上,但对于灵犀03星这种中型太阳翼,如果仅仅是将用于超大柔性太阳翼的机构小型化,展开机构仍会很重、体积很大,会将太阳板柔性化带来的成果“吃回去”。

  为此,银河航天针对平板卫星构型特点,研发了剪刀式的展开机构,具有简单可靠、重量轻、收纳比高、可扩展性好的优点。

  “不到一年半时间,我们攻克了数十项核心技术研发难题,包括让脆弱的太阳电池可靠压紧,让太阳翼打开并实现空间三维旋转,以及良好地适应恶劣的太空环境等,实现了产品从地面到太空的全流程研制。”杨巧龙说。

  2023年7月23日,银河航天灵犀03星成功发射,为我国巨型低轨通信星座的快速部署提供了技术支撑。目前,银河航天基于自主研制的8颗低轨宽带通信卫星,构建起我国首个低轨宽带通信试验星座“小蜘蛛网”,可以实现连续30分钟的宽带通信。

  如今,在深山、深海以及低空领域,“小蜘蛛网”已在空地海等多场景进行低轨应用示范。

  “批量化生产的卫星不断发射,大量卫星接续围绕地球运行,组成覆盖全球的卫星网络,将有助于解决深海、荒漠、山区等地面通信欠发达区域的上网难题。”银河航天公共事务总经理徐颖说。

  业内人士表示,我国已经形成较为完整的卫星互联网产业链,星箭制造及发射能力正快速提升,地面设备制造和卫星运营及服务行业潜力巨大。艾媒咨询预计,今年商业航天市场规模约为2.34万亿元。

  徐颖表示,银河航天正在与产业链上下游合力攻关,开展新一代通信卫星的研制工作,未来将用于支持手机直连卫星星座的建设,全天候提供无缝实时网络覆盖。

(责任编辑:于昊阳)

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