"Tianhe Core Module" lanseerattiin onnistuneesti!Kuinka ratkaista avaruusaseman energiankäyttöongelma ja kuinka turvallista se on?

Huhtikuun 29. päivänä Long March 5B Yao-2 -kantoraketti kantoi avaruusaseman Tianhen ydinmoduulin onnistuneesti ilmaan Wenchangin avaruuden laukaisupaikalla Kiinassa.Tämä on toinen historiallinen hetki maani miehitettyjen avaruuslentojen historiassa Long March 5B -kantoraketin ensimmäisen lennon täydellisen onnistumisen jälkeen toukokuussa 2020.

        Kiinan miehitetty avaruusasema, jota kutsutaan Kiinan avaruusasemaksi tai Tiangongin avaruusasemaksi, on avaruuslaboratoriojärjestelmä, joka on koottu kiertoradalle kiinalaisia ​​ominaisuuksia.Avaruusaseman kiertoradan korkeus on 400-450 kilometriä, kaltevuuskulma 42-43 astetta, miehitetyn avaruusaseman nimi on "Tiangong" ja rahtiavaruusaluksen nimi "Tianzhou".Kiinan avaruusasema käyttää peruskokoonpanona kolmen hytin "Tianhe Core Module", "Wentian Experimental Module" ja "Mengtian Experimental Module".

        Tianhen ydinmoduuli on tulevan avaruusaseman komento- ja ohjauskeskus.Täällä toteutetaan astronautien jokapäiväistä elämää ja tiettyjä avaruustieteellisiä kokeita ja teknisiä kokeita.Jotta astronautien pitkäaikainen elämä avaruudessa olisi mukavampaa, ydinmoduuli tarjoaa noin 50 kuutiometriä tilaa astronautien työskentelyyn ja asumiseen.Makuutilan uudistamisen lisäksi on lisätty myös erityinen sanitaatioalue ja urheilualue.Lisäksi WIFI voidaan yhdistää Internetiin ydinhytissä.Tällaisella valtavalla järjestelmällä sähkön tarve kasvaa vastaavasti lähes kolminkertaiseksi "Tiangong No. 2":iin verrattuna, mikä edellyttää vahvaa tehosuojausta.

        Avaruudessa ydinmoduulin ainoa energialähde on aurinkoenergia. Siksi Tianhen ydinhytti on varustettu kahdella parilla laaja-alaisia ​​aurinkokennojen siipiä, joiden yhden siiven pinta-ala on 67 neliömetriä.Se muuntaa aurinkoenergian sähköenergiaksi valaistulla alueella käytettäväksi koko matkustamossa, ja samalla varastoi energiaa akulle käytettäväksi, kun ydinhytti lentää varjostetulle alueelle.Näiden kahden aurinkokennon siipisarjan alkuperäinen sähköntuotantokapasiteetti ylitti 18 000 wattia, mikä ylitti huomattavasti aiemmat avaruusalukset Kiinassa.

"Tiangong-2" aurinkoparistosiiven yhden siiven jänneväli on vain 3 metriä, ja Tianhen ydinhytin akkusiiven yksisiipiinen käyttö on kasvanut 12,6 metriin.Kantoraketin lastaustila on rajallinen, ja kehittäjät ovat soveltaneet Kiinassa ensimmäistä kertaa moniulotteisen ja monivaiheisen käyttöönoton joustavia aurinkoakun siipiä, ja tämä ongelma on ratkaistu nerokkaasti.Hyödytään kolmiliitosgalliumarsenidiaurinkokennojen käytöstä, joissa valosähköinen muunnosteho on korkea,ne yhdessä korkean ominaisenergian litiumioniakkujen kanssa muodostavat tehokkaan voimajärjestelmän, joka tuottaa luotettavaa ja riittävää keskeytymätöntä sähköntuotantoa avaruusasemalle.

Toinen ydinhytin aurinkoparistosiiven erikoistoiminto on, että koko siipi voidaan purkaa ja siirtää kiertoradan aikana.Ottaen huomioon, että ydinhytin aurinkokennojen siivet tukkeutuvat myöhemmän avaruusaseman rakentamisen valmistumisen jälkeen, mikä vaikuttaa sähköntuotantoon, astronautit ja robottikäsivarret voivat purkaa kaksi aurinkokennon siipeä ja siirtää ne matkustamon ulkopuolelle. , ja asennettu kokeellisen hytin peräosaan myöhempiä laukaisuja varten.Ristikon päällä virransyöttökanava rakennetaan uudelleen kiertoradalle toteuttamaan kiertoradan energian laajentamistoiminto.

Avaruusasema on toiminut vakaasti kiertoradalla pitkään, ja astronautit viipyvät pitkään.Aseman turvallisuus on kriittisin kysymys.Kun avaruusasema joutuu varjoalueelle, jossa aurinkoa ei voida säteilyttää, litiumioniakku vastaa koko matkustamon virransyötöstä.Kuinka varmistaa akun turvallisuus?

Tutkijat ovat löytäneet ratkaisun pitkäaikaisen tutkimuksen jälkeen.He suunnittelivat apitkä elämä, suuri kapasiteetti, korkean turvallisuudenlitiumioniakku, joka täyttää avaruusaseman käyttötarpeet.Akussa käytetään keraamista kalvoa, jolla on hyvä vaikutus sisäisten oikosulkujen estämiseen.Samalla akussa on käytetty paloa hidastavia materiaaleja estämään akkua palamasta korkeiden lämpötilojen takia.

On raportoitu, että avaruusaseman ydinosastossa on 6 sarjaa litiumioniakkuja, joista jokaisessa on 66 yksikennoa.Tutkijat suunnittelivat myös älykkään litiumakun hallintajärjestelmän saavuttaakseen korkean tarkkuuden, luotettavuuden ja erittäin turvallisen litiumakun latausohjauksen.Kolmitasoinen suojamekanismi aktivoituu, kun akku latautuu, ja lämpötilan valvonta on toteutettu.Kun latauslämpötila on korkeampi kuin asetettu turvallinen lämpötila-arvo, akku latautuu välittömästi.

Avaruusaseman ollessa kiertoradalla yli 10 vuoden ajan astronautit joutuvat ajoittain vaihtamaan kiertoradalla olevat litiumakut.Kuinka varmistaa astronautien turvallinen toiminta vaikuttamatta avaruusaseman normaaliin virtalähteeseen?Kehittäjät ovat antaneet "kaksoisvakuutuksen" litiumakun vaihtooperaatiolle.Sydänosastossa on kaksi tehokanavaa.Kun toinen kanava on vaihdettava paristoon, toista kanavaa käytetään päävirtalähteenä.Jokaisessa tehokanavassa, kun minkä tahansa yksikön akku on vaihdettava, yksiköstä katkeaa virta ja loput kaksi yksikköä voivat varmistaa tämän kanavan normaalin virransyötön.

Lisäksi tutkijat asensivat litiumioniakkumoduuliin kaksi rinnakkaista segmentoitua kytkintä.Pienentämällä akun jännite ihmiskehon turvalliselle jännitealueelle se täyttää ihmiskehon 36 voltin turvajännitevaatimuksen ja suojaa astronautteja kentällä.Henkilöturvallisuus ratahuollon aikana.

Kun ydinmoduuli on onnistuneesti laukaissut, seuraava tehtävä on "Tianzhou II" -rahtialus, jonka jälkeen miehitetty avaruusalus laukaistaan.Kun "Tianzhou II" on telakoitu ydinmoduulin kanssa, se kuljettaa kolme astronauttia.Myös "Shenzhou XII" -avaruusalus siirtyy laukaisun valmisteluvaiheeseen.Tianhen ydinmoduulin laukaisu aloitti virallisesti Kiinan avaruusaseman rakentamisen ja oli myös tärkeä virstanpylväs Kiinan miehitettyjen avaruuslentojen historiassa.Se osoitti, että kotimaani avaruusaseman rakentaminen on siirtynyt täysimääräisen täytäntöönpanon vaiheeseen ja loi vankan perustan myöhempiä tehtäviä varten.