"Tianhe Core Module" با موفقیت راه اندازی شد!چگونه مشکل مصرف انرژی در ایستگاه فضایی را حل کنیم و چقدر ایمن است؟

در 29 آوریل، موشک حامل Long March 5B Yao-2 ماژول هسته ایستگاه فضایی Tianhe را در سایت پرتاب فضایی Wenchang در چین با موفقیت به هوا برد.این یکی دیگر از لحظات تاریخی در تاریخ پرواز فضایی سرنشین دار کشور من پس از موفقیت کامل اولین پرواز موشک حامل لانگ مارس 5B در ماه می 2020 است.

        ایستگاه فضایی سرنشین دار چین، که به عنوان ایستگاه فضایی چین یا ایستگاه فضایی تیانگونگ شناخته می شود، یک سیستم آزمایشگاهی فضایی با ویژگی های چینی است که در مدار جمع شده است.ارتفاع مداری ایستگاه فضایی 400-450 کیلومتر، زاویه شیب 42-43 درجه، ایستگاه فضایی سرنشین دار "Tiangong" و فضاپیمای باری "Tianzhou" نام دارد.ایستگاه فضایی چین از سه کابین «ماژول هسته تیانه»، «ماژول آزمایشی ونتیان» و «ماژول آزمایشی منگتیان» به عنوان پیکربندی اولیه استفاده می‌کند.

        ماژول هسته Tianhe مرکز فرماندهی و کنترل ایستگاه فضایی آینده است.زندگی روزمره فضانوردان در اینجا انجام می شود و آزمایش های علمی فضایی و آزمایش های فنی در اینجا انجام می شود.به منظور راحت تر کردن زندگی طولانی مدت فضانوردان در فضا، ماژول هسته حدود 50 متر مکعب فضا را برای کار و زندگی فضانوردان فراهم می کند.علاوه بر ارتقاء فضای خواب، سرویس بهداشتی ویژه و فضای ورزشی نیز اضافه شده است.علاوه بر این، WIFI را می توان در کابین اصلی به اینترنت متصل کرد.با چنین سیستم عظیمی، تقاضای الکتریسیته تقریباً سه برابر «تیانگونگ شماره 2» ارتقاء می‌یابد، که نیاز به حفاظت قوی از توان دارد.

        در فضا، تنها منبع انرژی برای ماژول هسته، انرژی خورشیدی است. بنابراین، کابین هسته Tianhe به دو جفت بال سلول خورشیدی با مساحت بزرگ، با مساحت تک بال 67 متر مربع مجهز شده است.انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی در منطقه روشن برای استفاده در کل کابین تبدیل می‌کند و در عین حال انرژی را برای باتری ذخیره می‌کند تا زمانی که کابین اصلی به منطقه سایه‌دار پرواز می‌کند.ظرفیت تولید برق اولیه این دو مجموعه از بال های سلول خورشیدی بیش از 18000 وات بود که بسیار بیشتر از هر فضاپیمای قبلی در چین است.

دهانه تک بال بال باتری خورشیدی "Tiangong-2" تنها 3 متر است و استقرار تک بال بال باتری کابین هسته Tianhe به 12.6 متر افزایش یافته است.فضای بارگیری وسیله پرتاب محدود است و توسعه دهندگان بال های باتری خورشیدی انعطاف پذیر را برای استقرار چند بعدی و چند مرحله ای برای اولین بار در چین اعمال کرده اند و این مشکل به طرز هوشمندانه ای حل شده است.بهره مندی از کاربرد سلول های خورشیدی آرسنید گالیوم سه گانه با راندمان تبدیل فوتوالکتریک با راندمان بالا،آنها، همراه با باتری های لیتیوم یونی با انرژی ویژه بالا، یک سیستم قدرت قدرتمند را تشکیل می دهند تا تولید برق بدون وقفه قابل اعتماد و کافی را برای ایستگاه فضایی فراهم کند..

یکی دیگر از عملکردهای ویژه بال باتری خورشیدی کابین هسته این است که کل بال را می توان در طول مدار جدا کرد و منتقل کرد.با توجه به اینکه بال های سلول خورشیدی کابین هسته پس از اتمام ساخت ایستگاه فضایی بعدی مسدود می شود که بر تولید برق تأثیر می گذارد، دو بال سلول خورشیدی می توانند توسط فضانوردان و بازوهای رباتیک به بیرون از کابین منتقل شوند. ، و در دم کابین آزمایشی برای پرتاب های بعدی نصب می شود.روی خرپا، کانال منبع تغذیه در مدار بازسازی می شود تا عملکرد گسترش انرژی در مدار را درک کند.

ایستگاه فضایی برای مدت طولانی در مدار به طور پایدار کار می کند و فضانوردان برای مدت طولانی می مانند.ایمنی ایستگاه حیاتی ترین مسئله است.هنگامی که ایستگاه فضایی به یک منطقه سایه برخورد می کند که در آن نور خورشید قابل تابش نیست، باتری لیتیوم یون وظیفه تامین انرژی کل کابین را بر عهده دارد.چگونه از ایمنی باتری اطمینان حاصل کنیم؟

محققان پس از تحقیقات طولانی مدت به راه حلی دست یافته اند.الف طراحی کردندزندگی طولانی, با ظرفیت زیاد, با ایمنی بالاباتری لیتیوم یونی که نیازهای عملیاتی ایستگاه فضایی را برآورده می کند.باتری از دیافراگم سرامیکی استفاده می کند که تاثیر خوبی در جلوگیری از اتصال کوتاه داخلی دارد.در عین حال در بسته باتری از مواد ضد اشتعال استفاده می شود تا از سوختن باتری به دلیل دمای بالا جلوگیری شود.

گزارش شده است که 6 مجموعه باتری لیتیوم یونی در محفظه هسته ایستگاه فضایی وجود دارد که هر کدام دارای 66 سلول تک هستند.محققان همچنین یک سیستم مدیریت هوشمند باتری لیتیومی برای دستیابی به کنترل شارژ باتری لیتیومی با دقت بالا، قابلیت اطمینان بالا و ایمنی بالا طراحی کردند.مکانیسم حفاظت سه سطحی هنگام شارژ شدن باتری فعال می شود و نظارت بر دما اجرا می شود.هنگامی که دمای شارژ بالاتر از مقدار دمای ایمن تنظیم شده باشد، باتری فورا شارژ می شود.

در طول فعالیت ایستگاه فضایی در مدار برای بیش از 10 سال، فضانوردان نیاز به تعویض دوره ای باتری های لیتیومی در مدار دارند.چگونه می توان از عملکرد ایمن فضانوردان بدون تأثیر بر منبع تغذیه طبیعی ایستگاه فضایی اطمینان حاصل کرد؟توسعه دهندگان "بیمه مضاعف" را برای عملیات تعویض باتری لیتیومی ارائه کرده اند.محفظه هسته دارای دو کانال برق است.زمانی که یکی از کانال ها باید با باتری تعویض شود، از کانال دیگر به عنوان منبع تغذیه اصلی استفاده می شود.در هر کانال برق، زمانی که باتری هر واحد نیاز به تعویض داشته باشد، دستگاه خاموش می شود و دو واحد باقیمانده می توانند منبع تغذیه طبیعی این کانال را تضمین کنند.

علاوه بر این، محققان دو سوئیچ موازی تقسیم شده در ماژول باتری لیتیوم یون نصب کردند.با کاهش ولتاژ بسته باتری به محدوده ولتاژ ایمن بدن انسان، نیاز ولتاژ ایمنی 36 ولت بدن انسان را برآورده می کند و از فضانوردان در میدان محافظت می کند.ایمنی شخصی در حین تعمیر و نگهداری ریل

پس از پرتاب موفقیت آمیز ماژول هسته، ماموریت بعدی فضاپیمای باری تیانژو II خواهد بود و سپس فضاپیمای سرنشین دار پرتاب خواهد شد.پس از اینکه "تیانژو II" با ماژول اصلی لنگر انداخت، سه فضانورد را حمل خواهد کرد.فضاپیمای "شنژو XII" نیز وارد مرحله آماده سازی پرتاب خواهد شد.پرتاب ماژول هسته Tianhe رسما مقدمه ساخت ایستگاه فضایی چین را باز کرد و همچنین نقطه عطف مهمی در تاریخ پروازهای فضایی سرنشین دار چین بود.این نشان داد که ساخت ایستگاه فضایی کشور من وارد مرحله اجرای کامل شده است و پایه ای محکم برای ماموریت های بعدی گذاشته است.