中國儲能網(wǎng)訊：2021年，13次載人飛行任務(wù)，神舟載人飛船已成功將22位航天員、35人次送入太空，任務(wù)成功率100%。今昔對比，神舟飛船電源一直在進(jìn)步，應(yīng)對空間復(fù)雜環(huán)境能力不斷升級，應(yīng)對型號高密度發(fā)射和研制的管理經(jīng)驗(yàn)也愈發(fā)成熟。大容量長壽命高可靠鋰離子蓄電池將接過神舟飛船“十七朝元老”大容量鎘鎳蓄電池的“接力棒”，開啟神舟飛船電源的新征程。
新“成員”鋰離子蓄電池，并不是“履歷空白”的航天“新兵”。中國航天科技集團(tuán)八院技術(shù)專家鐘丹華介紹，神舟飛船采用的長壽命大容量鋰離子蓄電池，已成功在空間站、貨運(yùn)飛船等航天器上應(yīng)用，安全性可靠性得到了廣泛的驗(yàn)證，“比能量更高、循環(huán)壽命更長、高倍率充電更佳，且為整船減重了50公斤左右，進(jìn)一步滿足了空間站應(yīng)用與發(fā)展階段神舟飛船的任務(wù)需求。”
新“成員”，開啟又一新征程。811所電源研制團(tuán)隊繼續(xù)探索，再次升級鋰離子蓄電池的充電控制方式，“采用全硬件的充電控制方式，安全冗余采用三重冗余控制方式，每一種均可獨(dú)立開展工作，且互為備份，相當(dāng)于為電池的安全性上了‘三重保險’?！痹诿糠N充電控制方式里，又充分融入了811所研制人員精益求精、毫厘不失的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)，采取了多模冗余等容錯設(shè)計，并相應(yīng)升級了充電控制器的結(jié)構(gòu)以及各模塊之間的聯(lián)通方式等，鐘丹華透露，“這在目前國內(nèi)的全硬件控制系統(tǒng)里面，安全性可靠性是最高的?！?
在載人航天工程的第一個階段，神舟一號到神舟七號的電源經(jīng)歷了一段從無到有、從零起步的故事。研制團(tuán)隊經(jīng)過多輪論證和攻關(guān)，確定了多種電源聯(lián)合供電的飛船電源系統(tǒng)模式，其中包括為飛船量身打造的光電轉(zhuǎn)換效率約15%的硅太陽電池、65安時的鎘鎳蓄電池，和當(dāng)時國內(nèi)最長使用壽命的鋅銀電池，整船的供電能力大于1200瓦。這些填補(bǔ)了當(dāng)時多項(xiàng)國內(nèi)空間電源的空白。接下來的幾艘船，又相繼攻克了不同類型的電源并網(wǎng)、滿足擴(kuò)大發(fā)射窗口需求、電源故障模擬與仿真、進(jìn)一步提升可靠性安全性設(shè)計等難題，實(shí)現(xiàn)了讓神舟“上得去”“回得來”的目標(biāo)。
自神舟八號開始，飛船的電源系統(tǒng)在前期的基礎(chǔ)上，經(jīng)歷了一次大的升級。供電結(jié)構(gòu)由兩機(jī)組升級為三機(jī)組，采用了約28%光電轉(zhuǎn)換效率的三結(jié)砷化鎵太陽電池，鎘鎳蓄電池容量升級至70安時，鋅銀電池的使用壽命增加100%，電源的功率傳輸和控制功能也進(jìn)行了重新設(shè)計?！翱蓾M足整船大于1800瓦的負(fù)載需求，為后續(xù)飛船的電源系統(tǒng)建立了一個基線?！币舱菑拇碎_始，升級后的飛船電源系統(tǒng)攜手發(fā)電能力更強(qiáng)的天宮一號目標(biāo)飛行器和天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室，讓航天員在太空隨時吃上了熱飯熱菜。
2020年開始，空間站建造大幕徐徐拉開。神舟十二號到神舟十五號在二期的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升電源適應(yīng)不同使用環(huán)境的能力。電源具備了發(fā)射場長期待命、應(yīng)急救援的快速發(fā)射能力，同時可以在空間站“一字構(gòu)型”“L字構(gòu)型”“T字構(gòu)型”狀態(tài)下，適應(yīng)復(fù)雜的遮擋情況，與空間站開展并網(wǎng)供電?！盁o論是徑向?？?、前向停靠，還是慣性飛行、對地飛行，電源通過了空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證和建造階段所有飛行工況的復(fù)雜考核，成功在飛船系統(tǒng)層面保障了能源供給的安全，表現(xiàn)‘穩(wěn)健’”。
進(jìn)入空間站應(yīng)用與發(fā)展階段，神舟飛船開始組批生產(chǎn)。為更好地承受空間站常態(tài)化運(yùn)營階段各種復(fù)雜的外部力量，神舟十六號和神舟十七號電源相繼對太陽電池翼驅(qū)動系統(tǒng)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了升級。值得一提的是，神舟十八號不僅僅迭代升級了主電源的蓄電池及其充電控制方式，更是將返回電源、應(yīng)急電源、火工品電源使用的鋅銀電池進(jìn)行了再次延壽，“鋅銀電池的使用壽命增加20%，可以支撐神舟飛船在軌更長時間的停靠任務(wù)。通過電源產(chǎn)品能力的逐步提升，不斷拓寬任務(wù)的使用邊界，更好地助力整個空間站工程任務(wù)。”
