「Tianheコアモジュール」が無事起動されました！宇宙ステーションでのエネルギー使用の問題を解決するにはどうすればよいですか?また、その安全性はどの程度あるのでしょうか?

4月29日、長征5B Yao-2キャリアロケットは、中国の文昌宇宙発射場で宇宙ステーション天河のコアモジュールを空中に運ぶことに成功した。これは、2020年5月の長征5号Bキャリアロケットの初飛行の完全成功に続く、我が国の有人宇宙飛行の歴史におけるもう一つの歴史的な瞬間である。

        中国有人宇宙ステーションは、中国宇宙ステーションまたは天宮宇宙ステーションと呼ばれ、軌道上に組み立てられた中国の特徴を備えた宇宙実験室システムです。宇宙ステーションの軌道高度は400～450キロメートル、軌道傾斜角は42～43度で、有人宇宙ステーションは「天宮」、貨物宇宙船は「天州」と名付けられた。中国宇宙ステーションは、「天河コアモジュール」「文天実験モジュール」「蒙天実験モジュール」の3つのキャビンを基本構成として使用しています。

        天河コアモジュールは、将来の宇宙ステーションの指揮および制御センターです。宇宙飛行士の日常生活はここで行われ、特定の宇宙科学実験や技術実験もここで行われます。宇宙飛行士の宇宙での長期生活をより快適にするために、コアモジュールは宇宙飛行士が仕事や生活をするための約50立方メートルのスペースを提供します。寝室エリアのアップグレードに加えて、特別な衛生エリアとスポーツエリアも追加されました。また、コアキャビンではWIFIでインターネットに接続可能です。このような巨大なシステムにより、電力需要は「天宮2号」の3倍近くに増加し、強力な電力保護が必要となります。

        宇宙では、コアモジュールの唯一のエネルギー源は太陽エネルギーです。 したがって、天河コアキャビンには2対の大面積太陽電池翼が装備されており、1翼面積は67平方メートルです。照明エリアで太陽エネルギーを電気エネルギーに変換してキャビン全体で使用すると同時に、コアキャビンが日陰エリアに飛行するときに使用するためにバッテリーにエネルギーを蓄えます。これら 2 組の太陽電池翼の初期発電能力は 18,000 ワットを超え、これまで中国にあった宇宙船をはるかに上回りました。

「天宮2号」の太陽電池翼の片翼スパンはわずか3メートルだが、天河コアキャビンの電池翼の片翼展開長は12.6メートルに増加した。打ち上げロケットの搭載スペースは限られており、開発者らは中国で初めて多次元・多段階展開のフレキシブル太陽電池翼を適用し、この問題を巧妙に解決した。高効率な光電変換効率を備えた三接合ガリウムヒ素太陽電池の応用により、これらは、高比エネルギーのリチウムイオン電池とともに強力な電力システムを形成し、宇宙ステーションに信頼性が高く十分な連続発電を提供します。.

コアキャビン太陽電池翼のもう 1 つの特別な機能は、翼全体を分解して軌道中に移動できることです。その後の宇宙ステーション建設完了後にコアキャビンの太陽電池翼が塞がれ、発電に影響を与えることを考慮し、2枚の太陽電池翼は宇宙飛行士やロボットアームによって分解してキャビンの外に移動させることができる、その後の打ち上げのために実験キャビンの尾部に設置されました。トラスでは軌道上に電力供給路を再構築し、軌道上でエネルギーを拡大する機能を実現します。

宇宙ステーションは軌道上で長期間安定して運用されており、宇宙飛行士も長期間滞在します。駅の安全は最も重要な問題です。宇宙ステーションが太陽の光が当たらない影の領域に突入すると、リチウムイオン電池が客室全体に電力を供給します。バッテリーの安全性を確保するにはどうすればよいですか?

研究者たちは長期にわたる研究の結果、解決策を発見しました。彼らは、長い人生, 大容量, 高い安全性宇宙ステーションの運用ニーズを満たすリチウムイオン電池。バッテリーにはセラミックダイヤフラムを採用しており、内部短絡防止に優れています。同時に、バッテリーパックには難燃性の材料が使用されており、高温によるバッテリーの燃焼を防ぎます。

宇宙ステーションのコアコンパートメントには、それぞれ 66 個の単セルを備えた 6 セットのリチウムイオン電池があると報告されています。研究者らはまた、高精度、高信頼性、高安全性のリチウム電池充電制御を実現するためのインテリジェントなリチウム電池管理システムを設計した。バッテリー充電時には3段階の保護機構が作動し、温度監視が行われます。充電温度が設定された安全温度値より高い場合、バッテリーはすぐに充電されます。

宇宙ステーションが 10 年以上軌道上で運用されている間、宇宙飛行士は軌道上で定期的にリチウム電池を交換する必要があります。宇宙ステーションの通常の電源に影響を与えずに、宇宙飛行士の安全な運航を確保するにはどうすればよいでしょうか?開発者はリチウム電池交換作業に対して「二重保険」を提供している。コアコンパートメントには 2 つの電源チャネルがあります。一方のチャンネルをバッテリーと交換する必要がある場合、もう一方のチャンネルが主電源として使用されます。各電源チャネルでは、いずれかのユニットのバッテリーを交換する必要がある場合、ユニットの電源がオフになり、残りの 2 つのユニットがこのチャネルの通常の電力供給を確保できます。

さらに、研究者らはリチウムイオン電池モジュールに 2 つの並列セグメント スイッチを取り付けました。バッテリーパックの電圧を人体の安全電圧範囲に下げることにより、人体の安全電圧要件である36ボルトを満たし、現場の宇宙飛行士を保護します。鉄道メンテナンス中の個人の安全。

コアモジュールの打ち上げに成功したら、次のミッションは貨物宇宙船「天舟II」で、その後有人宇宙船が打ち上げられる予定だ。「天舟II」はコアモジュールとドッキングした後、3人の宇宙飛行士を乗せることになる。「神舟12号」宇宙船も打ち上げ準備段階に入る。天河コアモジュールの打ち上げは、中国の宇宙ステーション建設への序章を正式に開いたことであり、中国の有人宇宙飛行の歴史における重要なマイルストーンでもあった。これは、我が国の宇宙ステーションの建設が本格的な実施段階に入り、その後のミッションのための強固な基盤を築いたことを示しています。