嫦娥五号发射成功,谁来保障其电源?

郑莹莹,郭超凯,缪 发表于 2020-11-24 17:07:40 收藏 已收藏
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嫦娥五号发射成功,谁来保障其电源?

郑莹莹,郭超凯,缪 发表于 2020-11-24 17:07:40

嫦娥五号探测器24日凌晨从中国文昌航天发射场出发了,开始“探月之旅”。“嫦娥五号”的月球探测任务中,探测器所需能源超过了中国此前任何一项月球探测、深空探测任务,嫦娥五号的电源如何保证?

嫦娥五号探测器为四器组合体设计,由着陆器、上升器、轨道器、返回器4个部分组合而成。中国航天科技集团八院承担了轨道器、着陆器及上升器3个部分的电源产品研制任务。

嫦娥五号发射成功,谁来保障其电源?

嫦娥五号需要一次性完成“绕、落、回”三个目标,“身负重任”,因此,提高太阳电池阵和锂离子蓄电池组的能源供给能力,是研制人员需要解决的重要问题。

作为探测器电源系统的“大脑”,电源控制器经历了一次从PCU到PCDU的升级。嫦娥五号电源产品主任设计师郑磊介绍,从PCU到PCDU,在于从单一功能向多功能的升级。在嫦娥三号、嫦娥四号任务中,电源控制器只包括功率调节模块,嫦娥五号则集中了功率调节模块、配电模块、火工品控制模块、智能接口单元等几个功能,实现相关功能在探月工程上的首次应用。

“为了提高太阳电池阵发电功率,我们给自己设定了目标,在太阳电池阵的正面,确保贴片面积达到最大化”,嫦娥五号太阳电池电路技术负责人陈城介绍说。但在探月任务中,太阳电池帆板面积受到严重限制,同时,不同于普通卫星,探测器本身的构型决定了帆板的不规则形状,嫦娥五号的太阳电池帆板有三角形和多边形等多种形状。基板面积小,且奇形怪状,怎么处理?

陈城介绍,一般的卫星型号,研制人员设计太阳电池电路时,仅采用单一尺寸的太阳电池。针对嫦娥五号,研制人员打破常规思路,采用多种尺寸的电池进行混合布片,让布片效率达到了91%以上,这比常规产品高了5%至10%。同时,嫦娥五号选择更高效率的太阳电池。嫦娥三号和嫦娥四号的太阳电池光电转换效率分别为28.6%和30.84%,嫦娥五号则达到了31%以上。经过努力,嫦娥五号太阳电池板单位面积下的输出功率不仅在产品研制时,即使在现在,都是中国国内最高水平。

“比能量”是锂离子蓄电池的重要性能指标之一,数值越高,单位体积或重量可以存储的能量越多。嫦娥五号锂离子蓄电池主管设计师王晓锐介绍,研制人员将嫦娥五号相关产品的蓄电池重量“比能量”提高至195Wh/kg(瓦时每千克)。这个数值,是目前航天用锂离子蓄电池“比能量”的最高值。
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