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我們的“翅膀”向太陽——為啥有的衛(wèi)星只有一個太陽翼?

2017-02-26
關(guān)鍵詞: 衛(wèi)星 太陽翼


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資料圖:風(fēng)云四號

新華社北京12月15日電(記者白國龍)最近,中國發(fā)射的最先進(jìn)的靜止軌道氣象衛(wèi)星“風(fēng)云四號”一升空就引發(fā)廣泛關(guān)注。這顆衛(wèi)星能觀測風(fēng)云溫濕,預(yù)警冰雪雨霧,還能秒拍500張圖“捕捉”閃電。但這顆重約5.4噸的人造衛(wèi)星只有一側(cè)有“翅膀”,這是為什么呢?

鳥兒的翅膀能幫助它們翱翔,衛(wèi)星飛行在接近真空的外層空間,它的“翅膀”不是用來飛的,而是太陽翼,也叫太陽能電池板,是為衛(wèi)星提供電力的。目前,航天器上的太陽能電池多采用單結(jié)或三結(jié)砷化鎵制成,其轉(zhuǎn)化效率最高在30%左右。

一般的空間飛行器都采用對稱太陽翼的設(shè)計(jì),這樣有利于衛(wèi)星在空間保持姿態(tài)的穩(wěn)定。而“風(fēng)云四號”與早前的“風(fēng)云三號”氣象衛(wèi)星,因裝載的紅外探測儀對溫度的變化極為敏感,需要對其進(jìn)行降溫以保證探測的精確性。當(dāng)太陽光照射到太陽帆板上時(shí),會產(chǎn)生紅外輻射的反射,影響衛(wèi)星定標(biāo)精度和制冷效果,所以采用單太陽翼的設(shè)計(jì)。

中國航天科技集團(tuán)公司八院805所太陽電池翼副主任設(shè)計(jì)師王威介紹,星上各類載荷的機(jī)械轉(zhuǎn)動都可能使太陽翼產(chǎn)生微小晃動,這種晃動傳遞給衛(wèi)星可能會干擾其觀測的精準(zhǔn)性,所以風(fēng)云四號的太陽翼采用了比較特殊的“T”構(gòu)型,以縮短太陽翼質(zhì)心和衛(wèi)星的距離,減小太陽光壓的積累。

為了確保衛(wèi)星“不發(fā)抖”,中國航天科技集團(tuán)公司五院502所的專家還專門研究了單翼布局衛(wèi)星和地球同步軌道空間環(huán)境的作用規(guī)律,提出了“自適應(yīng)角動量管理技術(shù)”,使衛(wèi)星能自主診斷快速調(diào)整,更平穩(wěn)地飛行。

專家說,太陽翼的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)衛(wèi)星的功率需求來確定的。太陽翼發(fā)電面積越大、轉(zhuǎn)換效率越高,衛(wèi)星獲取的能源就越多,可裝載的設(shè)備也就越多。

不僅衛(wèi)星有“翅膀”,我國第一輛月球車“玉兔”也擁有一對可以反復(fù)收展的太陽翼,其中一側(cè)會像“蓋被子”一樣在月夜時(shí)收起,幫助“玉兔”熬過最低溫度達(dá)零下180攝氏度的月夜。

和“玉兔”類似,我國正在研制的火星車的能源獲得也靠太陽能,而它有4個“大翅膀”。

據(jù)中國首次火星探測任務(wù)工程火星探測器總設(shè)計(jì)師孫澤洲介紹,由于火星距離地球最遠(yuǎn)4億公里,距離太陽更遠(yuǎn),光照強(qiáng)度小,而且火星大氣對陽光有削減作用,同樣的面積下,火星接受太陽光的能量只有月球表面的40%。火星車能源供給比月球車更困難,所以火星車比“玉兔”多設(shè)計(jì)出兩個“翅膀”。


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