A „Tianhe Core Module” sikeresen elindult!Hogyan lehet megoldani az energiafelhasználás problémáját az űrállomáson és mennyire biztonságos?

Április 29-én a Long March 5B Yao-2 hordozórakéta sikeresen a levegőbe vitte az űrállomás Tianhe magmodulját a kínai Wenchang űrkilövő helyszínen.Ez egy újabb történelmi pillanat hazám emberes űrrepülésének történetében a Long March 5B hordozórakéta első repülésének teljes sikerét követően 2020 májusában.

        A China Manned Space Station, amelyet Kínai Űrállomásként vagy Tiangong Űrállomásként emlegetnek, egy űrlaboratóriumi rendszer kínai jellemzőkkel, amelyeket pályára állítanak össze.Az űrállomás pályamagassága 400-450 kilométer, dőlésszöge 42-43 fok, az emberes űrállomás a „Tiangong”, a teherszállító űrhajó a „Tianzhou” nevet viseli.A Kínai Űrállomás a háromkabinos „Tianhe Core Module”, „Wentian Experimental Module” és „Mengtian Experimental Module” alapkonfigurációt használja.

        A Tianhe magmodul a leendő űrállomás parancsnoki és irányító központja.Itt zajlik majd az űrhajósok mindennapi élete, illetve itt végeznek majd bizonyos űrtudományi és műszaki kísérleteket.Az űrhajósok hosszú távú életének kényelmesebbé tétele érdekében a magmodul mintegy 50 köbméternyi helyet biztosít az űrhajósok számára a munkához és az élethez.A hálórész korszerűsítése mellett egy speciális higiéniai terület és egy sportterület is beépítésre került.Ezen kívül a magkabinban WIFI csatlakoztatható az internethez.Egy ilyen hatalmas rendszerrel a villamosenergia-igény ennek megfelelően a „Tiangong No. 2”-é közel háromszorosára növekszik, ami erős áramvédelmet igényel.

        Az űrben a központi modul egyetlen energiaforrása a napenergia. Ezért a Tianhe magkabin két pár nagy felületű napelem szárnnyal van felszerelve, egyetlen szárny területe 67 négyzetméter.A napenergiát a megvilágított területen elektromos energiává alakítja, hogy a teljes kabinban használható legyen, és egyidejűleg energiát tárol az akkumulátor számára, amikor a magkabin az árnyékolt területre repül.Ennek a két napelemszárny-készletnek a kezdeti energiatermelési kapacitása meghaladta a 18 000 wattot, ami messze meghaladja bármely korábbi kínai űrhajóét.

A „Tiangong-2” napelemes szárnyának egyszárnyú fesztávolsága mindössze 3 méter, a Tianhe magkabin akkumulátorszárnyának egyszárnyú kiépítése pedig 12,6 méterrel nőtt.A hordozórakéta rakodótere korlátozott, a fejlesztők Kínában alkalmazták először a rugalmas, többdimenziós és többlépcsős telepítésű napelem szárnyakat, és ezt a problémát zseniálisan sikerült megoldani.A nagy hatásfokú fotoelektromos konverziós hatásfokkal rendelkező hármas csomópontú gallium-arzenid napelemek alkalmazásából származó előnyök,a nagy fajlagos energiájú lítium-ion akkumulátorokkal együtt erős energiarendszert alkotnak, amely megbízható és elegendő megszakítás nélküli áramtermelést biztosít az űrállomás számára.

A magkabinos napelem szárny másik speciális funkciója, hogy keringés közben a teljes szárny szétszedhető és áthelyezhető.Tekintettel arra, hogy a magkabin napelem szárnyai a későbbi űrállomás építésének befejezése után blokkolásra kerülnek, ami hatással lesz az energiatermelésre, a két napelem szárnyat szétszedhetik és az űrhajósok és a robotkarok a kabinon kívülre szállíthatják. , és a kísérleti kabin farkába kell beszerelni a későbbi indításokhoz.A rácson az áramellátó csatornát a pályán átépítik, hogy megvalósítsák a pályán lévő energia kiterjesztésének funkcióját.

Az űrállomás már régóta stabilan üzemel a pályán, az űrhajósok pedig sokáig maradnak.Az állomás biztonsága a legkritikusabb kérdés.Amikor az űrállomás olyan árnyékos területre fut be, ahol a nap nem sugározható be, a lítium-ion akkumulátor felelős az egész kabin energiaellátásáért.Hogyan biztosítható az akkumulátor biztonsága?

A kutatók hosszú távú kutatás után megtalálták a megoldást.Tervezték ahosszú élet, nagy kapacitású, nagy biztonságúlítium-ion akkumulátor, amely megfelel az űrállomás működési igényeinek.Az akkumulátor kerámia membránt használ, ami jó hatással van a belső rövidzárlatok megelőzésére.Ugyanakkor az akkumulátorcsomagban égésgátló anyagokat használnak, hogy megakadályozzák az akkumulátor magas hőmérséklet miatti leégését.

A jelentések szerint 6 lítium-ion akkumulátor van az űrállomás magrekeszében, mindegyik 66 egycellával.A kutatók egy intelligens lítium akkumulátor-kezelő rendszert is terveztek a nagy pontosságú, nagy megbízhatóságú és nagy biztonságú lítium akkumulátor töltésszabályozás elérése érdekében.A háromszintű védelmi mechanizmus az akkumulátor töltése közben aktiválódik, és a hőmérséklet-felügyelet megvalósul.Ha a töltési hőmérséklet magasabb, mint a beállított biztonságos hőmérsékleti érték, az akkumulátor azonnal feltöltődik.

Az űrállomás több mint 10 éven át tartó pályán való működése során az űrhajósoknak időnként ki kell cserélniük a pályán lévő lítium akkumulátorokat.Hogyan biztosítható az űrhajósok biztonságos működése az űrállomás normál áramellátásának befolyásolása nélkül?A fejlesztők „kettős biztosítást” kötöttek a lítium akkumulátor cseréjére.A magrekeszben két tápcsatorna található.Ha az egyik csatornát elemre kell cserélni, a másik csatorna lesz a fő tápegység.Minden egyes tápcsatornában, amikor valamelyik egységben ki kell cserélni az elemet, az egység kikapcsol, és a maradék két egység biztosítani tudja ennek a csatornának a normál tápellátását.

Ezenkívül a kutatók két párhuzamosan szegmentált kapcsolót telepítettek a lítium-ion akkumulátormodulba.Az akkumulátorcsomag feszültségének az emberi test biztonságos feszültségtartományára való csökkentésével teljesíti az emberi test 36 voltos biztonsági feszültségigényét, és védi az űrhajósokat a terepen.Személyi biztonság a vasúti karbantartás során.

A magmodul sikeres indítása után a következő küldetés a „Tianzhou II” teherűrhajó lesz, majd az emberes űrszonda.Miután a „Tianzhou II” a központi modullal dokkolt, három űrhajóst szállít majd.A „Shenzhou XII” űrrepülőgép szintén az indítás előkészítési szakaszába lép.A Tianhe magmodul felbocsátása hivatalosan is megnyitotta a kínai űrállomás építésének előjátékát, és egyben fontos mérföldkő volt Kína emberes űrrepülésének történetében is.Ez jelezte, hogy hazám űrállomásának építése a teljes megvalósítás szakaszába lépett, és szilárd alapot teremtett a későbbi küldetésekhez.