6月16日18時(shí)37分，長二F火箭成功運(yùn)送神舟九號(hào)飛船至太空，執(zhí)行中國首次載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)。據(jù)了解，飛船繞地球飛行1小時(shí)只需要耗電1800瓦，一天飛行下來，耗電量只有43度。雖然“神九”耗電不大，但卻有一顆強(qiáng)大的“心臟”即電源系統(tǒng)，時(shí)時(shí)刻刻為飛行提供電力保障。

可靠性要求最高

據(jù)負(fù)責(zé)電源系統(tǒng)研制生產(chǎn)的中國航天科技（000901）集團(tuán)公司八院811所有關(guān)技術(shù)人員介紹，載人航天工程二期電源系統(tǒng)的供電能力比一期時(shí)增強(qiáng)了50％，相應(yīng)的設(shè)計(jì)、控制、結(jié)構(gòu)、材料等都更加先進(jìn)。

電源分系統(tǒng)由30多臺(tái)單機(jī)設(shè)備、1萬多個(gè)元器件組成，是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。在神舟飛船各大分系統(tǒng)中，電源系統(tǒng)是可靠性要求最高的系統(tǒng)之一，因?yàn)槿绻麤]了電，就如同做無米之炊。

自2003年開展載人航天工程二期電源系統(tǒng)研制以來，811所研制人員從設(shè)計(jì)一開始就嚴(yán)格把關(guān)，通過控制元器件與原材料質(zhì)量、優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)、進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)等多種手段，確保電源系統(tǒng)的可靠性。

同時(shí)，811所建立了完善的質(zhì)量保證體系，技術(shù)人員按照“工作再細(xì)都不算細(xì)”的質(zhì)量要求，在研制與生產(chǎn)過程中，從零件、分系統(tǒng)到整個(gè)電源系統(tǒng)都會(huì)開展多項(xiàng)試驗(yàn)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。以飛船加電測(cè)試為例，就要進(jìn)行1500多個(gè)小時(shí)。

經(jīng)過8年的艱苦攻關(guān)，電源系統(tǒng)的成熟度與可靠性在“天宮一號(hào)”和“神舟八號(hào)”上得到了充分驗(yàn)證，為完成首次載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。

飛船最離不開的系統(tǒng)

神舟九號(hào)電源系統(tǒng)共有3種電源，即太陽電池帆板、鎘鎳蓄電池、應(yīng)急電池。

在火箭發(fā)射前幾個(gè)小時(shí)，電源系統(tǒng)會(huì)被充滿電，從火箭發(fā)射的那一刻起，就開始工作了。在火箭發(fā)射后，人們都會(huì)非常關(guān)注飛船太陽能帆板是否能夠順利展開，因?yàn)殡娫聪到y(tǒng)實(shí)際上就是一個(gè)光伏系統(tǒng)，像一個(gè)小“發(fā)電場(chǎng)”，能源的來源就是太陽能，只有太陽能電池帆板展開了，電源系統(tǒng)才能正常工作。而依靠太陽能發(fā)的電，一部分供給飛船使用，一部分則用蓄電池儲(chǔ)存起來。

“神舟九號(hào)”繞地球飛行一圈需要約90分鐘，這期間有50多分鐘是在陽光照射下的光照期，太陽電池帆板可以正常工作并給儲(chǔ)能電池充電。但有30多分鐘卻是在沒有陽光照射的地影期，太陽電池帆板將停止工作，這時(shí)維持飛船正常運(yùn)轉(zhuǎn)的電能都來自鎘鎳蓄電池事先儲(chǔ)藏好的電能。這就像我們平時(shí)使用的手機(jī)一樣，只有給電池充好電才能正常工作，所以在光照期為蓄電池充好電，飛船才能維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

而交會(huì)對(duì)接實(shí)施后，“天宮一號(hào)”與“神舟九號(hào)”將共同飛行，由于位置的原因，“天宮一號(hào)”會(huì)遮擋住飛船部分太陽電池帆板，被遮擋部分則不能正常充電。為了解決能量平衡問題，交會(huì)對(duì)接成功后的，“天宮一號(hào)”將為“神舟九號(hào)”提供一部分電能，而“神舟九號(hào)”只需要在每50多分鐘內(nèi)充十幾分鐘的電就可以了。

此外，電源系統(tǒng)還有重要的“救命”的作用。萬一飛船發(fā)生不測(cè)，應(yīng)急電池就會(huì)起用。應(yīng)急電池使用的是高性能比新型銀鋅電池，其作用就像UPS。出現(xiàn)緊急情況時(shí)，飛船返回地面需要 4個(gè)小時(shí)，而應(yīng)急電池可以確保飛船供電，以及落地后為搜救系統(tǒng)提供24小時(shí)的用電。

為了航天員能吃上熱飯

航天員在天上飛行的十幾天里，生活用電都要依靠電源系統(tǒng)。在載人航天工程一期時(shí)，由于供電能力有限，航天員怕“費(fèi)電”，舍不得加熱飯菜，吃的都是冷飯。

載人航天工程二期使用的電源系統(tǒng)中，太陽能帆板的材料采用了三結(jié)砷化鉀，與一期使用的多晶硅相比，發(fā)電能力提高了一倍。這也使得電源系統(tǒng)的健壯性更強(qiáng)。同時(shí)，電源系統(tǒng)采用高壓體制，減少了各種損耗。由于電能供應(yīng)充足，“神舟九號(hào)”可以確保航天員頓頓吃上熱飯。

“神舟九號(hào)”和“天宮一號(hào)”對(duì)接后，船器將并網(wǎng)發(fā)電，主要由“天宮一號(hào)”為“神舟九號(hào)”供一定功率的電能，在供電不足的情況下，“神舟九號(hào)”再用自身的電能補(bǔ)充。

為了能提升電源系統(tǒng)的各項(xiàng)性能，811所的技術(shù)人員多年來超常工作，加班加點(diǎn)已經(jīng)習(xí)以為常，但大家都努力把工作做到極致、做到最好。對(duì)于技術(shù)人員來說，最好的獎(jiǎng)勵(lì)就是能夠休息幾天，最好的回報(bào)就是飛船能夠成功飛天、安全返航。

要成為一名成熟電源系統(tǒng)的技術(shù)人員，至少需要在研制生產(chǎn)一線磨練十年，有了載人航天一期、二期工程的技術(shù)積累與人才積累，在載人航天工程三期中，電源系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)新的跨越。

來源：人民網(wǎng)-科技頻道               編輯：許婧