«Основной модуль Тяньхэ» был успешно запущен!Как решить проблему использования энергии на космической станции и насколько это безопасно?

29 апреля ракета-носитель Long March 5B Yao-2 успешно подняла в воздух основной модуль космической станции «Тяньхэ» на космодроме Вэньчан в Китае.Это еще один исторический момент в истории пилотируемых космических полетов моей страны после полного успеха первого полета ракеты-носителя Long March 5B в мае 2020 года.

        Китайская пилотируемая космическая станция, называемая Китайской космической станцией или космической станцией Тяньгун, представляет собой космическую лабораторную систему с китайскими характеристиками, собранную на орбите.Высота орбиты космической станции составляет 400-450 километров, угол наклона - 42-43 градуса, пилотируемая орбитальная станция носит название "Тяньгун", а грузовой корабль - "Тяньчжоу".Китайская космическая станция использует в качестве базовой конфигурации трехкабинный «Основной модуль Тяньхэ», «Экспериментальный модуль Вэньтянь» и «Экспериментальный модуль Мэнтянь».

        Основной модуль «Тяньхэ» — это центр управления и контроля будущей космической станции.Здесь будет осуществляться повседневная жизнь космонавтов, а также проводиться определенные космические научные эксперименты и технические эксперименты.Чтобы сделать долгосрочную жизнь космонавтов в космосе более комфортной, в основном модуле предусмотрено около 50 кубических метров пространства для работы и проживания космонавтов.Помимо модернизации спальной зоны, также были добавлены специальная санитарно-гигиеническая зона и спортивная зона.Кроме того, в основной каюте можно подключить WIFI к Интернету.При такой огромной системе потребность в электроэнергии соответственно увеличивается почти в три раза по сравнению с «Тяньгун № 2», что требует надежной защиты электропитания.

        В космосе единственным источником энергии для основного модуля является солнечная энергия. Таким образом, основная кабина Тяньхэ оснащена двумя парами крыльев с солнечными элементами большой площади, площадь одного крыла составляет 67 квадратных метров.Он преобразует солнечную энергию в электрическую энергию в освещенной зоне для использования во всей кабине и в то же время сохраняет энергию для аккумулятора для использования, когда основная кабина летит в затененную зону.Первоначальная мощность этих двух комплектов крыльев солнечных батарей превысила 18 000 Вт, что намного превышает мощность любого предыдущего космического корабля в Китае.

Размах однокрылого крыла солнечной батареи «Тяньгун-2» составляет всего 3 метра, а размах однокрылого батарейного крыла основной кабины «Тяньхэ» увеличился до 12,6 метра.Загрузочное пространство ракеты-носителя ограничено, а разработчики впервые в Китае применили гибкие солнечные батареи многомерного и многоступенчатого развертывания, и эта проблема была решена гениально.Благодаря использованию солнечных элементов на основе арсенида галлия с тройным переходом и высокой эффективностью фотоэлектрического преобразования,они вместе с литий-ионными аккумуляторами высокой удельной энергии образуют мощную энергосистему, обеспечивающую надежную и достаточную бесперебойную выработку электроэнергии для космической станции..

Еще одна особая функция крыла с солнечной батареей основной кабины заключается в том, что все крыло можно разобрать и перенести во время орбиты.Принимая во внимание, что крылья солнечных батарей основной кабины будут заблокированы после завершения последующего строительства космической станции, что повлияет на выработку электроэнергии, два крыла солнечных батарей могут быть разобраны и перенесены за пределы кабины космонавтами и роботизированными руками. , и установлен в хвостовой части экспериментальной кабины для последующих пусков.На ферме перестроен канал электропитания на орбите для реализации функции расширения энергии на орбите.

Космическая станция уже давно стабильно работает на орбите, а космонавты остаются там надолго.Безопасность станции является наиболее важным вопросом.Когда космическая станция попадает в затененную зону, где солнце не может облучаться, литий-ионная батарея отвечает за питание всей кабины.Как обеспечить безопасность аккумулятора?

Исследователи нашли решение после длительных исследований.Они разработалидолгая жизнь, большой емкости, высокий уровень безопасностилитий-ионная батарея, обеспечивающая эксплуатационные нужды космической станции.В аккумуляторе используется керамическая диафрагма, которая хорошо предотвращает внутренние короткие замыкания.В то же время в аккумуляторном блоке используются огнестойкие материалы, чтобы предотвратить возгорание аккумулятора из-за высоких температур.

Сообщается, что в основном отсеке космической станции находится 6 комплектов литий-ионных батарей, каждый из которых состоит из 66 одиночных ячеек.Исследователи также разработали интеллектуальную систему управления литиевыми батареями, обеспечивающую высокоточный, высоконадежный и безопасный контроль зарядки литиевых батарей.При зарядке аккумулятора срабатывает трехуровневый механизм защиты, реализован контроль температуры.Когда температура зарядки превышает установленное безопасное значение температуры, аккумулятор будет немедленно заряжен.

Во время работы космической станции на орбите более 10 лет космонавтам необходимо периодически заменять литиевые батареи на орбите.Как обеспечить безопасную работу космонавтов, не нарушая нормального электроснабжения космической станции?Разработчики предусмотрели «двойную страховку» операции замены литиевой батареи.В основном отсеке имеется два силовых канала.Когда один из каналов необходимо заменить на батарею, другой канал используется в качестве основного источника питания.В каждом канале питания при необходимости замены батареи в каком-либо блоке блок отключается, а оставшиеся два блока могут обеспечить нормальное питание этого канала.

Кроме того, исследователи установили два параллельных сегментных переключателя в модуль литий-ионной батареи.Снижая напряжение аккумуляторной батареи до безопасного диапазона напряжения человеческого тела, он соответствует требованиям безопасного напряжения человеческого тела в 36 В и защищает астронавтов в полевых условиях.Личная безопасность при ремонте железных дорог.

После успешного запуска основного модуля следующей миссией станет грузовой космический корабль «Тяньчжоу II», а затем будет запущен пилотируемый космический корабль.После стыковки «Тяньчжоу II» с основным модулем на нем будут находиться три астронавта.Космический корабль «Шэньчжоу XII» также вступит в фазу подготовки к запуску.Запуск основного модуля «Тяньхэ» официально открыл прелюдию к строительству китайской космической станции, а также стал важной вехой в истории пилотируемых космических полетов Китая.Было отмечено, что строительство космической станции моей страны вступило в стадию полной реализации и заложило прочную основу для последующих миссий.