在轨3个月,神舟十二号载人飞船怎样确保能源供给?
你是问:我们的神舟十二号载人飞船发射成功并与天和核心舱对接,即将建成的太空空间站怎样保证能源供给吧?当然是充分利用太阳能发电了。
我搜索了很多我国即将建成的太空空间站的图片,我数了一下,空间站的太阳能展板像雄鹰展翅一样,有11大块太阳电池翼,左右两个实验舱上各两个“翅膀”,货运飞船上“两个翅膀”,载人飞船上“两个翅膀”,天和核心舱上“三个翅膀”,整个空间站的能源供应就靠这11大块太阳电池翼发电。
据空间站副总设计师罗斌介绍,天和核心舱首次***用了大面积可展收柔性太阳电池翼,双翼展开面积可达134平方米,这是我国首次***用柔性太阳翼作为航天器的能量来源,可以在轨10年的寿命。
太阳电池翼可以在轨进行整翼拆卸、转移。拆卸转移由空间机械臂和航天员配合完成,这是航天员需要出舱完成的工作。
当空间站运行到太阳无法照射的阴影区时,怎么办呢?由锂离子蓄电池为整个舱体供电。空间站在长达10多年的在轨运行过程中,航天员需定期对锂电池进行在轨更换。
这个就像我们骑行的电动自行车一样,电瓶用旧了就更换一组新的。我国太空空间站的建设带动了很多技术的创新发展。比如通信、新材料、气象等等。前面提到的首次***用的柔性太阳电池翼,它全部收拢后只有一本书的厚度,仅为刚性太阳翼的1/15。基板***用超薄型轻质复合材料,对用来防护空间环境的胶层的涂覆厚度也进行了严格控制。
我国航空技术的发展已经走在了世界前列,随着我国2022年空间站的建设,将有更多的科研人员飞向太空进行科学研究。也会有很多国家的科研人员进驻我们的天宫空间站进行科学研究,和平利用太空,共同推动科学技术的不断向前发展。
太阳能 柔性太阳能电池翼
太空中,神舟十二号的能量来源就是照顾我们日常起床和睡觉的太阳。我的神舟十二号配有两对大面积的能够利用太阳能量的柔性太阳能电池翼,并且咱们空间站有两对这样大面积的电池翼,非常广阔。工作原理就是当载人飞船飞行到光照区的时候,利用宽大的太阳能电池翼将太阳能转化为电能,供整个飞船使用。同时为事先准备的蓄电池储存必要的能量,以便咱们的神舟十二号飞至阴影区时的供电使用。他们构成了强大的电源系统,为神舟十二号提供可靠、充足的不间断发电。
多舱体并网供电
空间站工程是一个庞大的系统性工程,包括:核心舱、实验舱、神舟飞船及货运飞船,所以必须要确保整个空间站系统的正常能源供给。因此,中国空间站由这些不同组成部分组成了灵活的供电系统。
当神舟十二号载人飞船飞至阴影区域的时候,就需要靠自身的电力系统进行供电。短时间的阴影区域飞行并不会影响到飞船自身的能源供应,但是有时候,神舟十二号飞船会经历最长19天的大面积遮挡周期,这时候就会面临柔性太阳能电池翼被遮挡、自身不能发电的情况。这个时候神舟十二号载人飞船可以接受来自天和核心舱的并网供电。我国科技人员在设计神舟十二号载人飞船的时候,***用了低压电源系统,因此作为电源的受电端,它与天和号核心舱之间***用单向并网供电模式,依据其与天和核心舱的对接口位置进行供电,电力最大可达1400多瓦。
氧气能源的供给
在地球上,我们有持续的新鲜空气供应:我们吸入氧气呼出二氧化碳,而植物通过光合作用吸入二氧化碳释放出氧气。但是在宇宙飞船上可没有新鲜的植物进行光合作用。那么怎么办呢?
第一种方法就是:使用的是加压氧气罐。
2016年,“天宫2号”与快舟一号货运飞船成功对接,试验的就是运送物资的能力。直接就把加压氧气罐带到了飞船之中,所以它不生产氧气,而是直接使用从地球上运送过来的氧气。
第二种方法是:其实是它的备用系统。
固体燃料氧气发生器也称为氧气蜡烛,它利用氯酸钠粉末和铁粉在600摄氏度下反应生成氧气。
第三种方法是:电解水。
水本身不是一种良导体,但是往其中加入盐可以增强它的导电性。电流从阳极流向水再流向阴极,在这个过程中,阴极会发生还原反应生成氢气,而阳极会发生氧化反应生成氧气。生成的氧气会进入舱内循环,而氢气则会被排出到太空中。这其中水有三种来源,一种是从地球补给的干净的水;另一种是对空间站空气进行冷凝,以除去多余的水蒸气;最后一种是从宇航员的尿液中循环回收的水。
空间站不止是有氧气即可,还有一套空气循环与过滤系统,毕竟我们是人类,在满足生命必须的氧气供应外,还需要各种过滤处理,比如将各种味道过滤掉,否则将严重影响日常工作。
物资供给
在神舟十二号载人飞船发射升空之前,天舟二号货运飞船已经发射升空,对接成功。为神舟十二号的航天员们提供生活所必须的物品,包括吃饭,喝水等生活用品。(听说还有鱼香肉丝,简直太哇塞了。)
我国研制的神舟号载人宇宙飞船,由乘员返回座舱,轨道舱,服务舱和应急救生装置所组成。因此,在把航天员送上轨道之前,飞船各系统和设备均要进行严格的设计和建造,关键部位进行双备份或者三备份。
想想,能把航天员送入太空,并进行停留,真是太伟大了。
坐地日行八万里,巡天遥看一千河,我们做到了。
主要是太阳能,所有的空间站所需的能源基本均由空间站的太阳板吸收太阳能后,转化为电能,供空间站使用。
在天和空间站,每一个半小时就会经历一次日出日落,也没有乌云阻隔,不用担心没有太阳光无法吸收太阳能。
放心,神舟12在如何确保长时间的、可靠的能源供给方面,有着系统性的解决方案。
1.有30余项故障预案
“无论是3个月,还是后续更长的6个月,对电源分系统来说,最重要的是做好应急处置,即故障预案的准备”,中国航天科技集团八院电源分系统主任设计师钟丹华介绍说。
他表示,针对飞船飞行入轨初期,到运行,到返回的全流程,研制人员制定了30余项故障预案,并开展了故障演练。另外,为了保障航天员的安全,飞船在轨运行期间,地面将24小时监控电源分系统的性能数据。
2.“好邻居”慷慨“送电”
在神舟十二号载人飞船与中国空间站天和核心舱对接后,在三舱组合体或五舱组合体的飞行模式下,神舟十二号载人飞船会经历最长19天的大面积遮挡周期,面临太阳电池翼被遮挡、自身不能发电的情况。
这时,中国空间站的“好邻居”将慷慨解囊,热情“送电”。
中国航天科技集团八院电源分系统副主任设计师唐筱介绍,整个中国空间站系统里,电源的能量是可以互相传动的,神舟十二号载人飞船可以接受来自天和核心舱的并网供电,“这个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。”
3.“大联盟”实现灵活供电
中国航天科技集团811所载人航天型号副指挥王娜透露,多舱体并网供电,旨在满足空间站工程不同阶段的能源需求,“空间站工程是一个大系统,包括:核心舱、实验舱、神舟飞船及货运飞船,我们需要确保整个系统的正常能源供给。”
她介绍,在这个大系统内,中国空间站家族成员们组成了和谐灵活的“供电大联盟”。其中,***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。而为了确保航天员的安全,神舟十二号载人飞船***用了低压电源系统,因此作为受电端,它与空间站***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。
王娜说,针对并网供电需求,研制人员策划了多项在轨并网供电试验,开展了包括三舱联试、五舱联试等各个层级的地面并网供电专项试验,抱着不放过每一根电缆、不放过每一个参数的态度,验证了电源分系统在空间站组合体并网供电模式下的适应性和可靠性。
太阳能,我们可以看到在“天和号”的两翼上面都是装有太阳能电池板的,这些电池板能够保证飞船的电能供应,这也是飞船的结构为什么是桁架设计的原因了,就是能够保证两侧的太阳能电池板持续均衡的得到太阳光的照射,已获得足够的电能供应,所以在能源储备方面这个是不需要进行担心的,能源储备方面也是有很多的稳定系统的设计,在这个方面上的考虑也是相当充分的,毕竟能源的供给是飞船运行,及宇航员完成进行船舱任务必要条件,所以在这一方面我们的设计人员都是有很多的应急预案的,每一个环节都是有备用方案的,这三个月的时间,我们的飞船的正常运行肯定是能够得到充分保证的,对于生活的能源补给早就通过飞船已经提前送达了空间站了,这个真的是兵马未动,粮草先行,我们的每一项的设计布局都是非常谨慎的,再一次为我们伟大的航天科技工作者点赞!