»Tianhe Core Module« je bil uspešno predstavljen!Kako rešiti problem porabe energije na vesoljski postaji in kako varno je to?

29. aprila je nosilna raketa Long March 5B Yao-2 uspešno ponesla jedrni modul vesoljske postaje Tianhe v zrak na izstrelišče Wenchang Space Launch Site na Kitajskem.To je še en zgodovinski trenutek v zgodovini vesoljskih poletov moje države s posadko po popolnem uspehu prvega poleta nosilne rakete Long March 5B maja 2020.

        Kitajska vesoljska postaja s posadko, imenovana Kitajska vesoljska postaja ali vesoljska postaja Tiangong, je vesoljski laboratorijski sistem s kitajskimi značilnostmi, sestavljen v orbiti.Orbitalna višina vesoljske postaje je 400-450 kilometrov, naklonski kot je 42-43 stopinj, vesoljska postaja s posadko se imenuje "Tiangong", tovorno vesoljsko plovilo pa se imenuje "Tianzhou".Kitajska vesoljska postaja kot osnovno konfiguracijo uporablja "Tianhe Core Module", "Wentian Experimental Module" in "Mengtian Experimental Module" tri kabine.

        Jedrni modul Tianhe je poveljniški in nadzorni center bodoče vesoljske postaje.Tu se bo odvijalo vsakdanje življenje astronavtov, tu se bodo izvajali nekateri vesoljski znanstveni poskusi in tehnični poskusi.Da bi bilo dolgoročno življenje astronavtov v vesolju udobnejše, osrednji modul zagotavlja približno 50 kubičnih metrov prostora za delo in bivanje astronavtov.Poleg nadgradnje spalnega dela so dodali še poseben sanitarni del in športni del.Poleg tega je WIFI mogoče povezati z internetom v osrednji kabini.S tako ogromnim sistemom je povpraševanje po električni energiji ustrezno nadgrajeno na skoraj trikrat več kot pri "Tiangong št. 2", kar zahteva močno zaščito pred napajanjem.

        V vesolju je edini vir energije za osrednji modul sončna energija. Zato je jedrna kabina Tianhe opremljena z dvema paroma kril s sončnimi celicami velike površine, s površino enega krila 67 kvadratnih metrov.Sončno energijo pretvarja v električno energijo v osvetljenem območju za uporabo v celotni kabini in hkrati shranjuje energijo za baterijo za uporabo, ko jedrna kabina leti v senčno območje.Začetna zmogljivost proizvodnje energije teh dveh sklopov kril sončnih celic je presegla 18.000 vatov, kar je daleč preseglo katero koli prejšnje vesoljsko plovilo na Kitajskem.

Enokrilni razpon krila sončne baterije "Tiangong-2" je le 3 metre, enokrilna razporeditev krila baterije v jedrni kabini Tianhe pa se je povečala na 12,6 metra.Nakladalni prostor nosilne rakete je omejen, razvijalci pa so na Kitajskem prvič uporabili fleksibilna krila solarne baterije večdimenzionalne in večstopenjske postavitve in ta problem je bil genialno rešen.Izkoriščanje prednosti uporabe sončnih celic galijevega arzenida s trojnim spojem z visoko učinkovito fotoelektrično pretvorbo,skupaj z litij-ionskimi baterijami z visoko specifično energijo tvorijo zmogljiv energetski sistem, ki zagotavlja zanesljivo in zadostno neprekinjeno proizvodnjo električne energije za vesoljsko postajo.

Druga posebna funkcija krila sončne baterije jedrne kabine je, da je mogoče celotno krilo razstaviti in prenesti med orbito.Ob upoštevanju, da bodo krila sončnih celic v jedrni kabini blokirana po zaključku poznejše gradnje vesoljske postaje, kar bo vplivalo na proizvodnjo električne energije, lahko dve krili sončnih celic razstavijo in prenesejo izven kabine astronavti in robotske roke. , in nameščen v repu poskusne kabine za naslednje izstrelitve.Na nosilcu je napajalni kanal ponovno zgrajen na orbiti, da se uresniči funkcija širjenja energije na orbiti.

Vesoljska postaja v orbiti že dlje časa deluje stabilno, astronavti pa ostanejo dlje časa.Varnost postaje je najbolj kritično vprašanje.Ko vesoljska postaja zaide v območje sence, kjer sonce ne more obsevati, je litij-ionska baterija odgovorna za napajanje celotne kabine.Kako zagotoviti varnost baterije?

Raziskovalci so po dolgotrajnih raziskavah našli rešitev.Oblikovali so adolgo življenje, velika zmogljivost, visoka varnostlitij-ionska baterija, ki ustreza operativnim potrebam vesoljske postaje.Baterija uporablja keramično membrano, ki ima dober učinek pri preprečevanju notranjih kratkih stikov.Hkrati so v paketu baterij uporabljeni materiali, ki zavirajo gorenje, da preprečijo gorenje baterije zaradi visokih temperatur.

Poroča se, da je v jedrnem predelu vesoljske postaje 6 sklopov litij-ionskih baterij, vsaka s 66 posameznimi celicami.Raziskovalci so zasnovali tudi inteligentni sistem za upravljanje litijeve baterije, da bi dosegli visoko natančnost, visoko zanesljivost in visoko varnost nadzora polnjenja litijeve baterije.Med polnjenjem baterije se aktivira tristopenjski zaščitni mehanizem, izvaja se nadzor temperature.Ko je temperatura polnjenja višja od nastavljene vrednosti varne temperature, se baterija takoj napolni.

Med več kot 10-letnim delovanjem vesoljske postaje v orbiti morajo astronavti občasno zamenjati litijeve baterije v orbiti.Kako zagotoviti varno delovanje astronavtov, ne da bi to vplivalo na normalno napajanje vesoljske postaje?Razvijalci so zagotovili "dvojno zavarovanje" za operacijo zamenjave litijeve baterije.Predel za jedro ima dva napajalna kanala.Ko je treba enega od kanalov zamenjati z baterijo, se drugi kanal uporabi kot glavno napajanje.V vsakem napajalnem kanalu, ko je treba zamenjati baterijo v kateri koli enoti, se enota izklopi, preostali dve enoti pa lahko zagotovita normalno napajanje tega kanala.

Poleg tega so raziskovalci namestili dve vzporedni segmentirani stikali v litij-ionski baterijski modul.Z znižanjem napetosti paketa baterij na varno napetostno območje človeškega telesa izpolnjuje zahteve glede 36-voltne varnostne napetosti človeškega telesa in ščiti astronavte na terenu.Osebna varnost med vzdrževanjem tirnic.

Po uspešni izstrelitvi osrednjega modula bo naslednja misija tovorno vesoljsko plovilo "Tianzhou II", nato pa bo izstreljeno vesoljsko plovilo s posadko.Ko se "Tianzhou II" spoji z osrednjim modulom, bo prevažal tri astronavte.Vesoljsko plovilo Shenzhou XII bo prav tako vstopilo v fazo priprave na izstrelitev.Izstrelitev jedrnega modula Tianhe je uradno odprla uvod v gradnjo kitajske vesoljske postaje in je bila tudi pomemben mejnik v zgodovini kitajskih vesoljskih poletov s posadko.To je označilo, da je gradnja vesoljske postaje moje države prešla v fazo popolnega izvajanja in postavila trdne temelje za naslednje misije.