„Tianhe Core Module“ byl úspěšně spuštěn!Jak vyřešit problém využití energie na vesmírné stanici a jak je to bezpečné?

29. dubna nosná raketa Long March 5B Yao-2 úspěšně vynesla do vzduchu základní modul vesmírné stanice Tianhe na místě startu vesmíru ve Wenchangu v Číně.Toto je další historický okamžik v historii pilotovaných kosmických letů mé země po úplném úspěchu prvního letu nosné rakety Long March 5B v květnu 2020.

        China Manned Space Station, označovaná jako China Space Station nebo Tiangong Space Station, je vesmírný laboratorní systém s čínskými charakteristikami sestavený na oběžné dráze.Orbitální výška vesmírné stanice je 400-450 kilometrů, úhel sklonu je 42-43 stupňů, vesmírná stanice s posádkou se jmenuje „Tiangong“ a nákladní kosmická loď se jmenuje „Tianzhou“.Čínská vesmírná stanice používá jako základní konfiguraci tříkabinový „Tianhe Core Module“, „Wentian Experimental Module“ a „Mengtian Experimental Module“.

        Základní modul Tianhe je velitelským a řídícím centrem budoucí vesmírné stanice.Bude zde probíhat každodenní život astronautů a budou zde prováděny určité vesmírné vědecké experimenty a technické experimenty.Aby byl dlouhodobý život astronautů ve vesmíru pohodlnější, poskytuje základní modul asi 50 metrů krychlových prostoru pro práci a život astronautů.Kromě modernizace prostoru na spaní přibyla také speciální hygienická zóna a sportovní zóna.V hlavní kabině lze navíc připojit WIFI k internetu.S tak obrovským systémem je spotřeba elektřiny odpovídajícím způsobem zvýšena na téměř trojnásobek oproti „Tiangongu č. 2“, což vyžaduje silnou ochranu napájení.

        Ve vesmíru je jediným zdrojem energie pro hlavní modul solární energie. Proto je kabina jádra Tianhe vybavena dvěma páry velkoplošných křídel solárních článků, s plochou jednoho křídla 67 metrů čtverečních.Přeměňuje sluneční energii na elektrickou energii v osvětleném prostoru pro použití v celé kabině a zároveň ukládá energii pro baterii pro použití, když kabina jádra přeletí do zastíněné oblasti.Počáteční kapacita výroby energie těchto dvou sad křídel solárních článků přesáhla 18 000 wattů, což daleko převyšuje jakoukoli předchozí kosmickou loď v Číně.

Jednokřídlové rozpětí křídla solární baterie „Tiangong-2“ je pouhé 3 metry a jednokřídlé nasazení bateriového křídla kabiny jádra Tianhe se zvýšilo na 12,6 metru.Nakládací prostor nosné rakety je omezený a vývojáři poprvé v Číně aplikovali flexibilní solární bateriová křídla vícerozměrného a vícestupňového nasazení a tento problém byl důmyslně vyřešen.Díky použití solárních článků s trojitým spojením galium-arsenid s vysokou účinností fotoelektrické přeměny,spolu s lithium-iontovými bateriemi s vysokou specifickou energií tvoří výkonný energetický systém, který poskytuje spolehlivou a dostatečnou nepřerušovanou výrobu energie pro vesmírnou stanici.

Další speciální funkcí křídla solární baterie v kabině je to, že celé křídlo lze rozložit a přenést během oběžné dráhy.Vzhledem k tomu, že křídla solárních článků v kabině jádra budou zablokována po dokončení následné výstavby vesmírné stanice, což ovlivní výrobu energie, mohou být dvě křídla solárních článků rozebrána a přenesena mimo kabinu astronauty a robotickými pažemi. a instalován v ocasní části experimentální kabiny pro následné starty.Na nosníku je napájecí kanál přestavěn na oběžné dráze, aby se realizovala funkce rozpínání energie na oběžné dráze.

Vesmírná stanice dlouhodobě stabilně funguje na oběžné dráze a astronauti zde dlouho zůstávají.Bezpečnost stanice je nejkritičtějším problémem.Když se vesmírná stanice dostane do stínové oblasti, kde nemůže být ozářené slunce, je lithium-iontová baterie zodpovědná za napájení celé kabiny.Jak zajistit bezpečnost baterie?

Vědci po dlouhodobém výzkumu našli řešení.Navrhli adlouhý život, velkokapacitní, vysoká bezpečnostlithium-iontová baterie, která splňuje provozní potřeby vesmírné stanice.Baterie využívá keramickou membránu, která dobře zabraňuje vnitřním zkratům.Zároveň jsou v akumulátoru použity materiály zpomalující hoření, které zabraňují spálení akumulátoru vlivem vysokých teplot.

Uvádí se, že v jádru vesmírné stanice je 6 sad lithium-iontových baterií, každá se 66 samostatnými články.Výzkumníci také navrhli inteligentní systém řízení lithiových baterií, aby dosáhli vysoce přesného, ​​vysoce spolehlivého a vysoce bezpečného řízení nabíjení lithiových baterií.Tříúrovňový ochranný mechanismus se aktivuje při nabíjení baterie a je implementováno monitorování teploty.Když je nabíjecí teplota vyšší než nastavená bezpečná teplota, baterie se okamžitě nabije.

Během provozu vesmírné stanice na oběžné dráze po dobu více než 10 let musí astronauti pravidelně vyměňovat lithiové baterie na oběžné dráze.Jak zajistit bezpečný provoz astronautů bez ovlivnění běžného napájení vesmírné stanice?Vývojáři poskytli „dvojité pojištění“ pro operaci výměny lithiové baterie.Komora jádra má dva napájecí kanály.Pokud je třeba jeden z kanálů vyměnit za baterii, druhý kanál se použije jako hlavní zdroj napájení.V každém napájecím kanálu, když je třeba vyměnit baterii v jakékoli jednotce, jednotka se vypne a zbývající dvě jednotky mohou zajistit normální napájení tohoto kanálu.

Kromě toho vědci nainstalovali dva paralelně segmentované spínače do modulu lithium-iontové baterie.Snížením napětí baterie na bezpečný rozsah napětí lidského těla splňuje požadavek na 36voltové bezpečnostní napětí lidského těla a chrání astronauty v terénu.Osobní bezpečnost při údržbě kolejí.

Po úspěšném vypuštění základního modulu bude další misí nákladní kosmická loď „Tianzhou II“ a poté bude vypuštěna pilotovaná kosmická loď.Po doku „Tianzhou II“ s hlavním modulem poveze tři astronauty.Do přípravné fáze startu vstoupí také kosmická loď „Shenzhou XII“.Vypuštění základního modulu Tianhe oficiálně otevřelo předehru ke stavbě čínské vesmírné stanice a bylo také důležitým milníkem v historii čínských pilotovaných kosmických letů.Znamenalo to, že stavba vesmírné stanice mé země vstoupila do fáze plné realizace a položila pevný základ pro následující mise.