2021年6月17日9时22分,神舟十二号载人飞船在长征2F运载火箭的托举下,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空,前往空间站天和核心舱,开启为期3个月的“宇宙出差”任务。那么,今天我们来说一下,在这个“无电不可”的时代,神舟十二号是如何保证自己“电力十足”的。
出门在外,电从哪里来?
一般来说,载人飞船可以采用太阳能发电、核能发电、燃料电池和蓄电池等方式供电。但是采用哪一种供电方式,要根据载人航天器的用电功率大小、在太空停留时间的长短等因素来决定。
举个例子,在这次“出差”过程中,我们的“神舟十二号”采用的就是太阳能电池翼和储能电池构成。这样在光照区,太阳电池翼将太阳能转化为电能,供整舱使用。可即便是这样,在长达三个月的“出差”时间里,神舟十二号还是有19天的太阳能电池翼被遮挡、自身不能发电。
原来,太空上也有了“大电网”
神舟十二号载人飞船在太空中飞行时,累计会有约19天不能被太阳直射到,所以有19天的大面积遮挡周期。但是,在这样不能自身发电的日子里,它依然不必为电烦恼。
因为,它可以接受来自天和核心舱的并网供电。而且,并网供电的源头很多,可以来自核心舱,可以来自货运飞船,也可以来自实验舱,具体根据飞船的能量平衡情况按需并网,传承了我们中华儿女互帮互助的传统美德。
用电居然还有“快充”模式
就这样,中国空间站家族成员们组成了和谐灵活的“供电大联盟”。 为了确保航天员的安全,神舟十二号载人飞船采用低压电源系统,因此作为受电端,它与空间站采用单向并网供电模式,根据其与核心舱的对接口位置,电力最大可达1400瓦。但是,“供电大联盟”居然有快充模式,采用高压电源系统的天和核心舱和天舟二号货运飞船可以实现双向并网供电;考虑到货运飞船容易受到空间站其他组合体的遮挡,也为了应对未来空间站可能会出现的极个别特殊情况,核心舱可以为货运飞船提供最高2000瓦的电力,货运飞船也能为核心舱提供1000瓦左右的电力。
太空“衣食住行”都用电
随着夏至的到来,有没有感觉到需要打开一下空调?那么,太空中的宇航员,他们热不热?需不需要开空调呢?
因为太空属于真空状态,所以我们的空间站和飞船都是需要空气调节的,而这个调节过程中,就需要电力来发挥作用。同样,宇航员们和在地球上一样,“衣食住行”都离不开坚强可靠的电力。所以,我们现在有了“供电大联盟”就可以为宇航员提供更加舒适的办公、生活环境。
下面说一下“行”,随着我国航空工业的发展,我们的“天宫”核心舱还配置了4台霍尔电推进发动机。这就像为我们的空间站安装上了电动马达,悄然间掀起了一场太空动力变革,大大降低天宫空间站的燃料消耗。
什么时候向地球送电?
讲到这里,你应该不会再担心宇航员们在太空为电发愁了吧?而且,据日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)估算,位于太空中的太阳能电池板所接受的太阳光强度为地面上的1.4倍。同时,空间太阳能电站可以摆脱昼夜和天气影响,实现24小时不间断供电。最关键的是,该电站可以通过无线电波直接向有用电需求的地区供电。
自2008年起,我国已将空间太阳能电站研发工作纳入国家先期研究规划。近年来,先后提出了平台非聚光型、二次对称聚光型、多旋转关节以及球型能量收集阵列等空间太阳能电站方案,同时在无线能量传输等关键技术方面取得了重要的进步。
所以说,畅想一下,未来我们可以在家里按照上电磁接收装置,然后通过“网上国网”发出用电申请,使用来自太空的清洁能源。想一想都觉得高大上啊,Nice!
图片来源:中国航天科技集团微信公众号
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