„Tianhe Core Module“ bol úspešne spustený!Ako vyriešiť problém spotreby energie na vesmírnej stanici a nakoľko je to bezpečné?

Nosná raketa Long March 5B Yao-2 29. apríla úspešne vyniesla do vzduchu základný modul vesmírnej stanice Tianhe na mieste štartu vesmíru Wenchang v Číne.Toto je ďalší historický moment v histórii pilotovaných kozmických letov mojej krajiny po úplnom úspechu prvého letu nosnej rakety Long March 5B v máji 2020.

        China Manned Space Station, označovaná ako China Space Station alebo Tiangong Space Station, je vesmírny laboratórny systém s čínskymi charakteristikami zostavený na obežnej dráhe.Orbitálna výška vesmírnej stanice je 400 – 450 kilometrov, uhol sklonu je 42 – 43 stupňov, vesmírna stanica s posádkou má názov „Tiangong“ a nákladná vesmírna loď „Tianzhou“.Čínska vesmírna stanica používa ako základnú konfiguráciu trojkabínový „Tianhe Core Module“, „Wentian Experimental Module“ a „Mengtian Experimental Module“.

        Základný modul Tianhe je veliteľským a riadiacim centrom budúcej vesmírnej stanice.Bude sa tu uskutočňovať každodenný život astronautov a budú sa tu vykonávať určité vesmírne vedecké experimenty a technické experimenty.S cieľom spríjemniť dlhodobý život kozmonautov vo vesmíre poskytuje hlavný modul asi 50 metrov kubických priestoru pre prácu a život astronautov.Okrem modernizácie priestoru na spanie pribudla aj špeciálna hygienická zóna a športová zóna.Okrem toho je možné v kabíne jadra pripojiť WIFI na internet.S takým obrovským systémom sa spotreba elektriny zodpovedajúcim spôsobom zvýši na takmer trojnásobok oproti „Tiangongu č. 2“, čo si vyžaduje silnú ochranu napájania.

        Vo vesmíre je jediným zdrojom energie pre jadrový modul solárna energia. Preto je jadrová kabína Tianhe vybavená dvoma pármi veľkoplošných krídel solárnych článkov, pričom plocha jedného krídla je 67 metrov štvorcových.Premieňa slnečnú energiu na elektrickú energiu v osvetlenom priestore pre použitie v celej kabíne a zároveň ukladá energiu pre batériu na použitie, keď kabína jadra preletí do zatienenej oblasti.Počiatočná kapacita výroby energie týchto dvoch sád krídel solárnych článkov presiahla 18 000 wattov, čím ďaleko prekonala všetky predchádzajúce kozmické lode v Číne.

Jednokrídlové rozpätie krídla solárnej batérie „Tiangong-2“ je len 3 metre a jednokrídlové rozmiestnenie batériového krídla kabíny jadra Tianhe sa zvýšilo na 12,6 metra.Nakladací priestor nosnej rakety je obmedzený a vývojári prvýkrát v Číne aplikovali flexibilné solárne batériové krídla s viacrozmerným a viacstupňovým nasadením a tento problém bol dômyselne vyriešený.Využívajúc výhody použitia trojspojkových solárnych článkov z arzenidu gália s vysokou účinnosťou fotoelektrickej konverzie,spolu s vysoko špecifickou energiou lítium-iónových batérií tvoria výkonný energetický systém, ktorý poskytuje spoľahlivú a dostatočnú neprerušovanú výrobu energie pre vesmírnu stanicu.

Ďalšou špeciálnou funkciou krídla solárnej batérie v kabíne je, že celé krídlo je možné rozobrať a preniesť počas obežnej dráhy.Vzhľadom na to, že krídla so solárnymi článkami v kabíne jadra budú zablokované po dokončení následnej výstavby vesmírnej stanice, čo ovplyvní výrobu energie, môžu kozmonauti a robotické ramená tieto dve krídla solárnych článkov rozobrať a preniesť von z kabíny. a inštalovaný v chvoste experimentálnej kabíny pre následné štarty.Na nosníku je napájací kanál prebudovaný na obežnej dráhe, aby sa realizovala funkcia rozširovania energie na obežnej dráhe.

Vesmírna stanica dlhodobo stabilne funguje na obežnej dráhe a astronauti sa zdržiavajú dlho.Bezpečnosť stanice je najdôležitejšou otázkou.Keď sa vesmírna stanica dostane do tieňovej oblasti, kde nemôže byť ožiarené slnko, lítium-iónová batéria je zodpovedná za napájanie celej kabíny.Ako zabezpečiť bezpečnosť batérie?

Vedci po dlhodobom výskume našli riešenie.Navrhli adlhý život, veľkokapacitné, vysoká bezpečnosťlítium-iónová batéria, ktorá spĺňa prevádzkové potreby vesmírnej stanice.Batéria využíva keramickú membránu, ktorá dobre zabraňuje vnútorným skratom.Zároveň sú v batériovom bloku použité materiály spomaľujúce horenie, ktoré zabraňujú horeniu batérie v dôsledku vysokých teplôt.

Uvádza sa, že v jadrovom priestore vesmírnej stanice je 6 sád lítium-iónových batérií, každá so 66 samostatnými článkami.Výskumníci tiež navrhli inteligentný systém riadenia lítiových batérií na dosiahnutie vysokej presnosti, vysokej spoľahlivosti a vysokej bezpečnosti riadenia nabíjania lítiovej batérie.Pri nabíjaní batérie sa aktivuje trojúrovňový ochranný mechanizmus a je implementované monitorovanie teploty.Keď je teplota nabíjania vyššia ako nastavená bezpečná hodnota teploty, batéria sa okamžite nabije.

Počas prevádzky vesmírnej stanice na obežnej dráhe viac ako 10 rokov musia astronauti pravidelne vymieňať lítiové batérie na obežnej dráhe.Ako zabezpečiť bezpečnú prevádzku astronautov bez ovplyvnenia bežného napájania vesmírnej stanice?Vývojári poskytli „dvojité poistenie“ pre operáciu výmeny lítiovej batérie.Priečinok jadra má dva napájacie kanály.Keď je potrebné jeden z kanálov nahradiť batériou, druhý kanál sa použije ako hlavný zdroj napájania.V každom napájacom kanáli, keď je potrebné vymeniť batériu v ktorejkoľvek jednotke, jednotka sa vypne a zvyšné dve jednotky môžu zabezpečiť normálne napájanie tohto kanála.

Okrem toho výskumníci nainštalovali dva paralelné segmentované spínače do modulu lítium-iónovej batérie.Znížením napätia batérie na bezpečný rozsah napätia ľudského tela spĺňa požiadavku 36-voltového bezpečnostného napätia ľudského tela a chráni astronautov v teréne.Osobná bezpečnosť pri údržbe koľajníc.

Po úspešnom spustení základného modulu bude ďalšou misiou nákladná kozmická loď „Tianzhou II“ a potom bude vypustená kozmická loď s ľudskou posádkou.Po dokoch „Tianzhou II“ so základným modulom ponesie troch astronautov.Do prípravnej fázy štartu vstúpi aj kozmická loď „Shenzhou XII“.Vypustenie základného modulu Tianhe oficiálne otvorilo predohru výstavby čínskej vesmírnej stanice a bolo tiež dôležitým míľnikom v histórii čínskych pilotovaných vesmírnych letov.Znamenalo to, že výstavba vesmírnej stanice mojej krajiny vstúpila do štádia úplnej realizácie a položila pevný základ pre nasledujúce misie.