“Modul Inti Tianhe” berhasil diluncurkan!Bagaimana mengatasi masalah penggunaan energi di stasiun luar angkasa dan seberapa amannya?

Pada tanggal 29 April, roket pembawa Long March 5B Yao-2 berhasil membawa modul inti stasiun luar angkasa Tianhe ke udara di Situs Peluncuran Luar Angkasa Wenchang di Tiongkok.Ini adalah momen bersejarah lainnya dalam sejarah penerbangan luar angkasa berawak di negara saya setelah keberhasilan penerbangan pertama roket pembawa Long March 5B pada Mei 2020.

        Stasiun Luar Angkasa Berawak Tiongkok, disebut sebagai Stasiun Luar Angkasa Tiongkok atau Stasiun Luar Angkasa Tiangong, adalah sistem laboratorium luar angkasa dengan karakteristik Tiongkok yang dirakit di orbit.Ketinggian orbit stasiun luar angkasa adalah 400-450 kilometer, sudut kemiringan 42-43 derajat, stasiun luar angkasa berawak diberi nama “Tiangong”, dan pesawat ruang angkasa kargo diberi nama “Tianzhou”.Stasiun Luar Angkasa China menggunakan tiga kabin “Modul Inti Tianhe”, “Modul Eksperimental Wentian” dan “Modul Eksperimental Mengtian” sebagai konfigurasi dasar.

        Modul inti Tianhe adalah pusat komando dan kendali stasiun luar angkasa masa depan.Kehidupan sehari-hari para astronot akan dilakukan di sini, dan eksperimen sains luar angkasa serta eksperimen teknis tertentu akan dilakukan di sini.Untuk membuat kehidupan jangka panjang para astronot di luar angkasa lebih nyaman, modul inti menyediakan sekitar 50 meter kubik ruang bagi para astronot untuk bekerja dan tinggal.Selain perbaikan area tidur, juga ditambahkan area sanitasi khusus dan area olah raga.Selain itu, WIFI dapat terkoneksi dengan Internet di kabin inti.Dengan sistem yang begitu besar, kebutuhan listrik juga meningkat hingga hampir tiga kali lipat dari “Tiangong No. 2”, yang memerlukan perlindungan listrik yang kuat.

        Di luar angkasa, satu-satunya sumber energi untuk modul inti adalah energi matahari. Oleh karena itu, kabin inti Tianhe dilengkapi dengan dua pasang sayap sel surya berukuran besar, dengan luas satu sayap 67 meter persegi.Ini mengubah energi matahari menjadi energi listrik di area yang diterangi untuk digunakan di seluruh kabin, dan pada saat yang sama menyimpan energi untuk baterai untuk digunakan ketika kabin inti terbang ke area yang teduh.Kapasitas pembangkit listrik awal dari dua set sayap sel surya ini melebihi 18.000 watt, jauh melebihi pesawat ruang angkasa sebelumnya di Tiongkok.

Rentang sayap tunggal dari sayap baterai surya “Tiangong-2″ hanya 3 meter, dan penyebaran sayap tunggal dari sayap baterai kabin inti Tianhe telah meningkat menjadi 12,6 meter.Ruang muat kendaraan peluncuran terbatas, dan para pengembang telah menerapkan sayap baterai surya fleksibel dengan penerapan multi-dimensi dan multi-langkah untuk pertama kalinya di Tiongkok, dan masalah ini telah diselesaikan dengan cerdik.Memanfaatkan penerapan sel surya triple-junction gallium arsenide dengan efisiensi konversi fotolistrik efisiensi tinggi,mereka, bersama dengan baterai lithium-ion berenergi tinggi, membentuk sistem tenaga yang kuat untuk menyediakan pembangkit listrik tanpa gangguan yang andal dan memadai untuk stasiun luar angkasa..

Fungsi khusus lainnya dari sayap baterai surya kabin inti adalah seluruh sayap dapat dibongkar dan dipindahkan selama orbit.Mempertimbangkan bahwa sayap sel surya di kabin inti akan diblokir setelah selesainya pembangunan stasiun luar angkasa berikutnya, yang akan mempengaruhi pembangkit listrik, kedua sayap sel surya dapat dibongkar dan dipindahkan ke luar kabin oleh astronot dan lengan robot. , dan dipasang di bagian belakang kabin eksperimental untuk peluncuran berikutnya.Pada rangka, saluran catu daya dibangun kembali di orbit untuk mewujudkan fungsi perluasan energi di orbit.

Stasiun luar angkasa telah beroperasi secara stabil dalam waktu yang lama di orbit, dan para astronot bertahan dalam waktu yang lama.Keamanan stasiun adalah isu yang paling kritis.Ketika stasiun luar angkasa berada di area bayangan di mana matahari tidak dapat disinari, baterai lithium-ion bertanggung jawab untuk memberi daya pada seluruh kabin.Bagaimana cara memastikan keamanan baterai?

Para peneliti telah menemukan solusinya setelah penelitian jangka panjang.Mereka merancang apanjang umur, kapasitas besar, keamanan tinggibaterai lithium-ion yang memenuhi kebutuhan operasional stasiun luar angkasa.Baterai menggunakan diafragma keramik, yang memiliki efek baik dalam mencegah korsleting internal.Pada saat yang sama, bahan tahan api digunakan dalam kemasan baterai untuk mencegah baterai terbakar karena suhu tinggi.

Dilaporkan bahwa terdapat 6 set baterai lithium-ion di kompartemen inti stasiun luar angkasa, masing-masing dengan 66 sel tunggal.Para peneliti juga merancang sistem manajemen baterai lithium yang cerdas untuk mencapai kontrol pengisian baterai lithium dengan presisi tinggi, keandalan tinggi, dan keamanan tinggi.Mekanisme perlindungan tiga tingkat diaktifkan saat baterai sedang diisi, dan pemantauan suhu diterapkan.Bila suhu pengisian daya lebih tinggi dari nilai suhu aman yang ditetapkan, baterai akan segera diisi dayanya.

Selama operasi stasiun luar angkasa di orbit selama lebih dari 10 tahun, astronot perlu mengganti baterai litium di orbit secara berkala.Bagaimana cara memastikan pengoperasian astronot yang aman tanpa mempengaruhi pasokan listrik normal stasiun luar angkasa?Pengembang telah memberikan “asuransi ganda” untuk operasi penggantian baterai litium.Kompartemen inti memiliki dua saluran listrik.Ketika salah satu saluran perlu diganti dengan baterai, saluran lainnya digunakan sebagai catu daya utama.Di setiap saluran daya, ketika baterai di unit mana pun perlu diganti, unit akan dimatikan, dan dua unit sisanya dapat memastikan pasokan daya normal ke saluran ini.

Selain itu, para peneliti memasang dua sakelar tersegmentasi paralel dalam modul baterai lithium-ion.Dengan mengurangi voltase baterai ke kisaran voltase aman bagi tubuh manusia, baterai ini memenuhi persyaratan voltase keselamatan tubuh manusia sebesar 36 volt dan melindungi astronot di lapangan.Keamanan pribadi selama pemeliharaan kereta api.

Setelah modul inti berhasil diluncurkan, misi selanjutnya adalah pesawat ruang angkasa kargo “Tianzhou II”, dan kemudian pesawat ruang angkasa berawak akan diluncurkan.Setelah “Tianzhou II” berlabuh dengan modul inti, ia akan membawa tiga astronot.Pesawat luar angkasa “Shenzhou XII” juga akan memasuki tahap persiapan peluncuran.Peluncuran modul inti Tianhe secara resmi membuka awal pembangunan stasiun luar angkasa Tiongkok, dan juga merupakan tonggak penting dalam sejarah penerbangan luar angkasa berawak Tiongkok.Hal ini menandai bahwa pembangunan stasiun luar angkasa negara saya telah memasuki tahap implementasi penuh dan meletakkan dasar yang kokoh untuk misi selanjutnya.