„Tianhe Core Module“ wurde erfolgreich gestartet!Wie lässt sich das Problem des Energieverbrauchs auf der Raumstation lösen und wie sicher ist es?

Am 29. April beförderte die Trägerrakete Long March 5B Yao-2 das Kernmodul der Raumstation Tianhe am Weltraumstartplatz Wenchang in China erfolgreich in die Luft.Dies ist ein weiterer historischer Moment in der Geschichte der bemannten Raumfahrt meines Landes, nachdem der Erstflug der Trägerrakete „Langer Marsch 5B“ im Mai 2020 ein voller Erfolg war.

        Die bemannte Raumstation China, auch China Space Station oder Tiangong Space Station genannt, ist ein im Orbit montiertes Weltraumlaborsystem mit chinesischen Merkmalen.Die Umlaufbahnhöhe der Raumstation beträgt 400–450 Kilometer, der Neigungswinkel beträgt 42–43 Grad, die bemannte Raumstation trägt den Namen „Tiangong“ und das Frachtraumschiff trägt den Namen „Tianzhou“.Die chinesische Raumstation nutzt als Grundkonfiguration das Dreikabinen-„Tianhe-Kernmodul“, das „Wentian-Experimentalmodul“ und das „Mengtian-Experimentalmodul“.

        Das Tianhe-Kernmodul ist die Kommando- und Kontrollzentrale der zukünftigen Raumstation.Hier wird das tägliche Leben der Astronauten stattfinden und bestimmte weltraumwissenschaftliche Experimente und technische Experimente durchgeführt.Um das langfristige Leben von Astronauten im Weltraum komfortabler zu gestalten, bietet das Kernmodul rund 50 Kubikmeter Raum zum Arbeiten und Wohnen der Astronauten.Neben der Aufwertung des Schlafbereichs wurden auch ein spezieller Sanitärbereich und ein Sportbereich hinzugefügt.Darüber hinaus kann in der Kernkabine WLAN mit dem Internet verbunden werden.Bei einem so riesigen System steigt der Strombedarf entsprechend auf fast das Dreifache des Strombedarfs von „Tiangong Nr. 2“, der einen starken Stromschutz erfordert.

        Im Weltraum ist Solarenergie die einzige Energiequelle für das Kernmodul. Daher ist die Tianhe-Kernkabine mit zwei Paaren großflächiger Solarzellenflügel ausgestattet, wobei die einzelne Flügelfläche 67 Quadratmeter beträgt.Es wandelt Sonnenenergie im beleuchteten Bereich in elektrische Energie zur Nutzung in der gesamten Kabine um und speichert gleichzeitig Energie für die Batterie, die dann verwendet wird, wenn die Kernkabine in den schattigen Bereich fliegt.Die anfängliche Stromerzeugungskapazität dieser beiden Sätze von Solarzellenflügeln überstieg 18.000 Watt und übertraf damit bei weitem die Leistung aller bisherigen Raumfahrzeuge in China.

Die einflügelige Spannweite des Solarbatterieflügels von „Tiangong-2“ beträgt nur 3 Meter, und der einflügelige Einsatz des Batterieflügels der Tianhe-Kernkabine hat sich auf 12,6 Meter erhöht.Der Laderaum der Trägerrakete ist begrenzt, und die Entwickler haben erstmals in China die flexiblen Solarbatterieflügel mit mehrdimensionalem und mehrstufigem Einsatz eingesetzt und dieses Problem auf geniale Weise gelöst.Profitieren von der Anwendung von Galliumarsenid-Solarzellen mit Dreifachübergang und hocheffizienter photoelektrischer Umwandlungseffizienz,Sie bilden zusammen mit hochspezifischen Lithium-Ionen-Batterien ein leistungsstarkes Energiesystem, um eine zuverlässige und ausreichende, unterbrechungsfreie Stromerzeugung für die Raumstation zu gewährleisten.

Eine weitere besondere Funktion des Solarbatterieflügels der Kernkabine besteht darin, dass der gesamte Flügel während der Umlaufbahn zerlegt und transportiert werden kann.Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Solarzellenflügel der Kernkabine nach Abschluss des anschließenden Baus der Raumstation blockiert werden, was sich auf die Stromerzeugung auswirken wird, können die beiden Solarzellenflügel von den Astronauten und Roboterarmen demontiert und außerhalb der Kabine transportiert werden und für spätere Starts im Heck der Versuchskabine installiert.Auf dem Fachwerk wird der Stromversorgungskanal auf der Umlaufbahn umgebaut, um die Funktion der Energieausdehnung auf der Umlaufbahn zu realisieren.

Die Raumstation arbeitet seit langem stabil im Orbit, und die Astronauten bleiben lange.Die Sicherheit der Station ist das kritischste Thema.Wenn die Raumstation in einen Schattenbereich gerät, in den die Sonne nicht einstrahlen kann, ist die Lithium-Ionen-Batterie für die Stromversorgung der gesamten Kabine verantwortlich.Wie kann die Sicherheit der Batterie gewährleistet werden?

Forscher haben nach langjähriger Forschung eine Lösung gefunden.Sie entwarfen einelanges Leben, grosse Kapazität, hohe SicherheitLithium-Ionen-Batterie, die den Betriebsanforderungen der Raumstation entspricht.Die Batterie verfügt über eine Keramikmembran, die interne Kurzschlüsse gut verhindert.Gleichzeitig werden im Akkupack flammhemmende Materialien verwendet, um ein Verbrennen des Akkus durch hohe Temperaturen zu verhindern.

Es wird berichtet, dass sich im Kernraum der Raumstation sechs Sätze Lithium-Ionen-Batterien mit jeweils 66 Einzelzellen befinden.Die Forscher entwickelten außerdem ein intelligentes Lithiumbatterie-Managementsystem, um eine hochpräzise, ​​zuverlässige und sichere Ladesteuerung für Lithiumbatterien zu erreichen.Beim Laden des Akkus wird der dreistufige Schutzmechanismus aktiviert und eine Temperaturüberwachung implementiert.Wenn die Ladetemperatur höher als der eingestellte sichere Temperaturwert ist, wird der Akku sofort aufgeladen.

Während die Raumstation mehr als zehn Jahre lang im Orbit betrieben wird, müssen Astronauten regelmäßig Lithiumbatterien im Orbit austauschen.Wie kann der sichere Betrieb von Astronauten gewährleistet werden, ohne die normale Stromversorgung der Raumstation zu beeinträchtigen?Für den Austausch der Lithium-Batterie haben die Entwickler eine „doppelte Versicherung“ vorgesehen.Das Kernfach verfügt über zwei Stromkanäle.Wenn einer der Kanäle durch eine Batterie ersetzt werden muss, wird der andere Kanal als Hauptstromversorgung verwendet.Wenn in jedem Stromkanal die Batterie einer Einheit ausgetauscht werden muss, wird die Einheit ausgeschaltet und die verbleibenden zwei Einheiten können die normale Stromversorgung dieses Kanals sicherstellen.

Darüber hinaus installierten die Forscher zwei parallele Segmentschalter im Lithium-Ionen-Batteriemodul.Durch die Reduzierung der Spannung des Akkus auf den sicheren Spannungsbereich des menschlichen Körpers wird die 36-Volt-Sicherheitsspannungsanforderung des menschlichen Körpers erfüllt und die Astronauten im Feld geschützt.Persönliche Sicherheit bei der Schienenwartung.

Nach dem erfolgreichen Start des Kernmoduls wird die nächste Mission das Frachtraumschiff „Tianzhou II“ sein, und dann wird das bemannte Raumschiff gestartet.Nachdem die „Tianzhou II“ an das Kernmodul angedockt hat, wird sie drei Astronauten befördern.Auch die Raumsonde „Shenzhou XII“ wird in die Startvorbereitungsphase eintreten.Der Start des Tianhe-Kernmoduls war der offizielle Auftakt zum Bau der chinesischen Raumstation und zugleich ein wichtiger Meilenstein in der Geschichte der bemannten chinesischen Raumfahrt.Es markierte, dass der Bau der Raumstation meines Landes in die Phase der vollständigen Umsetzung eingetreten ist und eine solide Grundlage für nachfolgende Missionen gelegt hat.