守护“火星之旅” 10个月的电如何保障？
资料图：中国“天问一号”探测器23日开启首次自主火星探测任务 。张阳 摄中新网上海7月23日电 (郑莹莹 郭超凯 缪新培)中国“天问一号”探测器23日开启首次自主火星探测任务 ， 飞出地球 ， 去火星“串门” 。 探测器由环绕器和着陆巡视器组成 ， 对于环绕器而言 ， 从地球飞往火星需要7个月时间 ， 加上停泊火星轨道的3个月 ， 它需要独自工作10个月 。 漫漫10个月 ， 环绕器的电源如何保障？其研制单位——中国航天科技集团有限公司上海航天技术研究院如是答：第一个关键词是“平衡” 。 火星探测器飞行任务共分为地火转移、火星捕获、离轨着陆、中继通信、科学探测五个阶段 ， 环绕器全程经历了所有阶段 。 工作模式多、光照变化大 ， 如何保证各阶段工作模式能量平衡 ， 是其一大难点 。 环绕器电源分系统副主任设计师许峰表示 ， 研制人员根据光照条件 ， 完成了环绕器各飞行阶段的太阳阵输出功率 ， 并细化各阶段的工作模式及负载功率 ， 在设计中对能源平衡进行详细计算以及复核复算 。 比如 ， 在中继通信轨道运行期间 ， 环绕器将经历一个最长火影阶段(火影是指探测器/环绕器被火星遮挡 ， 无法接收太阳光的现象 。 这时候太阳帆板无法工作 ， 只能靠电池供电) ， 时长为110分钟 。 考虑到最严重的情况 ， 这可能会造成整器能源紧张 ， 因此 ， 研制团队灵活制定了在轨分时段开启大功率单机的飞行策略 ， 以7天至15天为周期 ， 完成中继通信、轨道调整等工作 ， 确保能量平衡 。第二个关键词是“温差” ， 大范围的温度跨越 。 近火轨道的最低温度可达零下190℃ ， 最高温度可达40℃ 。 随着轨道运行 ， 环绕器反复进出光照和阴影区 ， 高低温环境对太阳电池阵的国产化基板带来了“极限挑战” 。 考虑到极端温度可能对太阳电池阵材料造成损坏 ， 从而令太阳电池失效 ， 团队在研制过程中重点开展了零下190℃到40℃的温度环境可靠性验证工作 。 这项工作同时也验证了太阳电池阵上接插件、导线、元器件能否满足各种极端温度条件下的使用要求 。 试验结果显示 ， 该太阳电池阵承受住了严酷的环境考验 。第三个关键词是“减肥” 。 由于火星探测距离地球较远 ， 任务时间较长 ， 因此需要携带大量推进剂燃料 ， 这就对电源分系统的重量提出了严苛要求 。 为了提高环绕器电源分系统的质量比功率 ， 系统的各单机均需“减肥” 。 研制人员通过开展工艺攻关、选用新型材料 ， 让探测器上的环绕器锂离子蓄电池的重量比能量达到国际先进水平 。 (完)来源：中国新闻网
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