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一個(gè)計量單位里的創(chuàng )新力|1毫米“柔性翅膀”給衛星裝上“超強能源”
2024-06-14 記者 郭倩 來(lái)源: 經(jīng)濟參考報

  衛星的“翅膀”能有多???約1毫米!裝上這對翅膀,在距離地面500公里左右的空中,銀河航天靈犀03星正以每秒超過(guò)7公里的速度繞地飛行,如同將地面通信基站建在太空中,鋪就天地間“信息路”,以解決高山、荒漠等偏遠地區的上網(wǎng)問(wèn)題,充分挖掘商業(yè)航天市場(chǎng)的巨大潛力。

  銀河航天靈犀03星是我國首款使用柔性太陽(yáng)翼的衛星。這個(gè)單層薄如紙張的“柔性翅膀”是衛星的“超大功率發(fā)電機”,為衛星在軌飛行和工作提供能量。

  走進(jìn)北京銀河航天方舟實(shí)驗室,記者的視線(xiàn)立刻被一張金光閃閃的衛星“翅膀”吸引。它展開(kāi)長(cháng)度約9米、寬度超過(guò)2.5米,上面布滿(mǎn)一片片太陽(yáng)能電池?!斑@是靈犀03星柔性太陽(yáng)翼全尺寸初樣產(chǎn)品?!便y河航天機熱能源部部長(cháng)楊巧龍說(shuō)。

  之所以叫柔性太陽(yáng)翼,是因為它可以像古代的奏折一樣折疊。而單層柔性太陽(yáng)板厚度僅1毫米左右,其中還包括了基板、電池片和電纜。

  “太陽(yáng)翼是衛星能量的主要來(lái)源,柔性基板可以大幅壓縮太陽(yáng)板的厚度與密度,同樣質(zhì)量下面積更大,可以吸收更多的太陽(yáng)能?!睏钋升堈f(shuō)。

  據介紹,在發(fā)射過(guò)程中,太陽(yáng)翼裝在火箭里時(shí)為折疊狀態(tài),主體厚度僅為不到5厘米,未來(lái)可以實(shí)現十幾顆甚至幾十顆層層堆疊起來(lái)同時(shí)發(fā)射,降低單顆衛星的發(fā)射成本,這將成為低軌商業(yè)衛星發(fā)射的重要方式之一。

  實(shí)現1毫米厚度的柔性太陽(yáng)翼,是個(gè)高難度“技術(shù)活”。在此之前,我國在太空中驗證并使用的柔性太陽(yáng)翼有且僅有一個(gè)案例,就是在中國空間站上。

  一方面,柔性太陽(yáng)翼的太陽(yáng)電池之間是面對面、背對背壓在一起的。這樣的好處是柔性太陽(yáng)翼大幅壓縮了包絡(luò )尺寸,但是也由此帶來(lái)了一系列技術(shù)難題。

  “太陽(yáng)電池是脆性材料,越薄越容易碎裂,所以要精準控制壓緊力,壓力過(guò)大會(huì )導致電池直接碎裂,而壓力過(guò)小,會(huì )導致在火箭發(fā)射的時(shí)候,太陽(yáng)板之間發(fā)生滑移、太陽(yáng)板損傷?!睏钋升堈f(shuō),團隊創(chuàng )新采用了太陽(yáng)電池的壓緊防護技術(shù),設計使用兩塊剛性蜂窩板將柔性太陽(yáng)板“夾緊”。

  另一方面,需要研發(fā)一套高性能的展開(kāi)機構來(lái)展開(kāi)太陽(yáng)翼。楊巧龍解釋稱(chēng),傳統的柔性太陽(yáng)翼面積動(dòng)輒100平方米以上,但對于靈犀03星這種中型太陽(yáng)翼,如果僅僅是將用于超大柔性太陽(yáng)翼的機構小型化,展開(kāi)機構仍會(huì )很重、體積很大,會(huì )將太陽(yáng)板柔性化帶來(lái)的成果“吃回去”。

  為此,銀河航天針對平板衛星構型特點(diǎn),研發(fā)了剪刀式的展開(kāi)機構,具有簡(jiǎn)單可靠、重量輕、收納比高、可擴展性好的優(yōu)點(diǎn)。

  “不到一年半時(shí)間,我們攻克了數十項核心技術(shù)研發(fā)難題,包括讓脆弱的太陽(yáng)電池可靠壓緊,讓太陽(yáng)翼打開(kāi)并實(shí)現空間三維旋轉,以及良好地適應惡劣的太空環(huán)境等,實(shí)現了產(chǎn)品從地面到太空的全流程研制?!睏钋升堈f(shuō)。

  2023年7月23日,銀河航天靈犀03星成功發(fā)射,為我國巨型低軌通信星座的快速部署提供了技術(shù)支撐。目前,銀河航天基于自主研制的8顆低軌寬帶通信衛星,構建起我國首個(gè)低軌寬帶通信試驗星座“小蜘蛛網(wǎng)”,可以實(shí)現連續30分鐘的寬帶通信。

  如今,在深山、深海以及低空領(lǐng)域,“小蜘蛛網(wǎng)”已在空地海等多場(chǎng)景進(jìn)行低軌應用示范。

  “批量化生產(chǎn)的衛星不斷發(fā)射,大量衛星接續圍繞地球運行,組成覆蓋全球的衛星網(wǎng)絡(luò ),將有助于解決深海、荒漠、山區等地面通信欠發(fā)達區域的上網(wǎng)難題?!便y河航天公共事務(wù)總經(jīng)理徐穎說(shuō)。

  業(yè)內人士表示,我國已經(jīng)形成較為完整的衛星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈,星箭制造及發(fā)射能力正快速提升,地面設備制造和衛星運營(yíng)及服務(wù)行業(yè)潛力巨大。艾媒咨詢(xún)預計,今年商業(yè)航天市場(chǎng)規模約為2.34萬(wàn)億元。

  徐穎表示,銀河航天正在與產(chǎn)業(yè)鏈上下游合力攻關(guān),開(kāi)展新一代通信衛星的研制工作,未來(lái)將用于支持手機直連衛星星座的建設,全天候提供無(wú)縫實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )覆蓋。

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