1毫米“柔性翅膀”給衛星裝上“超強能源”
來源：經濟參考報 時間：2024-06-14 16:34
衛星的“翅膀”能有多薄？約1毫米！裝上這對翅膀，在距離地面500公里左右的空中，銀河航天靈犀03星正以每秒超過7公里的速度繞地飛行，如同將地面通信基站建在太空中，鋪就天地間“信息路”，以解決高山、荒漠等偏遠地區的上網問題，充分挖掘商業航天市場的巨大潛力。
銀河航天靈犀03星是我國首款使用柔性太陽翼的衛星。這個單層薄如紙張的“柔性翅膀”是衛星的“超大功率發電機”，為衛星在軌飛行和工作提供能量。
走進北京銀河航天方舟實驗室，記者的視線立刻被一張金光閃閃的衛星“翅膀”吸引。它展開長度約9米、寬度超過2.5米，上面布滿一片片太陽能電池。“這是靈犀03星柔性太陽翼全尺寸初樣產品。”銀河航天機熱能源部部長楊巧龍說。
之所以叫柔性太陽翼，是因為它可以像古代的奏折一樣折疊。而單層柔性太陽板厚度僅1毫米左右，其中還包括了基板、電池片和電纜。
“太陽翼是衛星能量的主要來源，柔性基板可以大幅壓縮太陽板的厚度與密度，同樣質量下面積更大，可以吸收更多的太陽能。”楊巧龍說。
據介紹，在發射過程中，太陽翼裝在火箭里時為折疊狀態，主體厚度僅為不到5厘米，未來可以實現十幾顆甚至幾十顆層層堆疊起來同時發射，降低單顆衛星的發射成本，這將成為低軌商業衛星發射的重要方式之一。
實現1毫米厚度的柔性太陽翼，是個高難度“技術活”。在此之前，我國在太空中驗證并使用的柔性太陽翼有且僅有一個案例，就是在中國空間站上。
一方面，柔性太陽翼的太陽電池之間是面對面、背對背壓在一起的。這樣的好處是柔性太陽翼大幅壓縮了包絡尺寸，但是也由此帶來了一系列技術難題。
“太陽電池是脆性材料，越薄越容易碎裂，所以要精準控制壓緊力，壓力過大會導致電池直接碎裂，而壓力過小，會導致在火箭發射的時候，太陽板之間發生滑移、太陽板損傷。”楊巧龍說，團隊創新采用了太陽電池的壓緊防護技術，設計使用兩塊剛性蜂窩板將柔性太陽板“夾緊”。
另一方面，需要研發一套高性能的展開機構來展開太陽翼。楊巧龍解釋稱，傳統的柔性太陽翼面積動輒100平方米以上，但對于靈犀03星這種中型太陽翼，如果僅僅是將用于超大柔性太陽翼的機構小型化，展開機構仍會很重、體積很大，會將太陽板柔性化帶來的成果“吃回去”。
為此，銀河航天針對平板衛星構型特點，研發了剪刀式的展開機構，具有簡單可靠、重量輕、收納比高、可擴展性好的優點。
“不到一年半時間，我們攻克了數十項核心技術研發難題，包括讓脆弱的太陽電池可靠壓緊，讓太陽翼打開并實現空間三維旋轉，以及良好地適應惡劣的太空環境等，實現了產品從地面到太空的全流程研制。”楊巧龍說。
2023年7月23日，銀河航天靈犀03星成功發射，為我國巨型低軌通信星座的快速部署提供了技術支撐。目前，銀河航天基于自主研制的8顆低軌寬帶通信衛星，構建起我國首個低軌寬帶通信試驗星座“小蜘蛛網”，可以實現連續30分鐘的寬帶通信。
如今，在深山、深海以及低空領域，“小蜘蛛網”已在空地海等多場景進行低軌應用示范。
“批量化生產的衛星不斷發射，大量衛星接續圍繞地球運行，組成覆蓋全球的衛星網絡，將有助于解決深海、荒漠、山區等地面通信欠發達區域的上網難題。”銀河航天公共事務總經理徐穎說。
業內人士表示，我國已經形成較為完整的衛星互聯網產業鏈，星箭制造及發射能力正快速提升，地面設備制造和衛星運營及服務行業潛力巨大。艾媒咨詢預計，今年商業航天市場規模約為2.34萬億元。
徐穎表示，銀河航天正在與產業鏈上下游合力攻關，開展新一代通信衛星的研制工作，未來將用于支持手機直連衛星星座的建設，全天候提供無縫實時網絡覆蓋。
責任編輯：余璇
