铺设“强电设施”——空间站的能量来源

第二节
铺设“强电设施”——空间站的能量来源

在地面上，由于大气层的存在，太阳能设备的转化率较低，还会受昼夜、天气等因素的影响。但在太空中，没有稠密的大气，没有乌云蔽日，太阳能就有了大放异彩的“舞台”。因此，空间站的“强电设施”可以通过太阳获得源源不断的能源。

1.“强电设施”的组成

空间站的“强电设施”主要包括太阳翼、电路和配电单元三部分。通过太阳翼上面粘贴的太阳能电池片将太阳能转化为电能，在配电单元的统一调配下，电能通过电路源源不断地输送给空间站的各个设备。

2.“强电设施”的设计原则

第一，大面积可展收。空间站核心舱、“问天”实验舱和“梦天”实验舱各有一对柔性太阳翼。这种太阳翼具有极高的收纳比，以核心舱上的柔性太阳翼为例，单个电池片仅为纸片厚度，但随着在轨犹如“定海神针”般展开后，单翼可以达到67㎡。

第二，就近配电。太阳翼收集的电能并不是直接传输到各个设备中使用，而是需要在电能调配控制中心进行统一分配。在空间站内，按区域分布着多个“配电箱”，按照“就近原则”分布在用电设备周围，从而减少线路损耗。

第三，安全用电。在地面上，一旦家里某个电器短路，全屋就会跳闸断电；而在太空之中，空间站无法承受整体断电的风险。因此，在设计电路时，关键设备之间尽可能不使用串联的方式；同时为了保证空间站的用电安全，每一台设备都设置了熔断器，即使某一台设备出现短路也不会影响空间站的整体供电。

3.“强电设施”的巧设计

相比于其他航天器，空间站的结构非常复杂，各舱段非常容易互相遮挡。这种状态下，如果太阳能电池片不能面对着太阳，再大的太阳翼也无法发电。苏联的“和平号”空间站由于各舱段并不在同一平面，太阳翼相互遮挡问题非常突出，因此损失了40%的发电能力。

中国空间站设计之初就考虑了这个问题，将整个空间站作为一个整体进行了细致地遮挡分析，将各舱段布局于同一平面，以减少舱体相互遮挡。通过两个实验舱对称放置，利用单舱近20m长的主结构及舱段尾部小桁架，将实验舱大面积的太阳电池翼布局于整体构型的两侧，同时配置双自由度驱动机构，使太阳电池翼能够随时保持与太阳光线垂直，保证发电效率始终保持在最高状态。当两艘实验舱发射之后，为了保证整体发电效率最优，核心舱的太阳翼将在机械臂的配合下转移到实验舱的两侧，进一步解决了实验舱太阳翼对核心舱太阳翼的遮挡问题。这样，中国空间站各舱段太阳翼能够接收到太阳光的面积得到全面优化，就可以产生更多的能量。