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问天实验舱的这对“大翅膀”实力有多“硬核”?背后有哪些黑科技?

2023-07-15 09:16IP属地 湖北850网络

问天实验舱的这对“大翅膀”实力有多“硬核”?背后有哪些黑科技?

问天实验舱这对大翅膀非常硬核,背后有很多先进黑科技

问天实验舱这对所谓“大翅膀”实际上是太阳能板,问天实验舱没有发射之前这对太阳能板是呈折叠状态悬挂在问天实验舱两侧,到了太空后太阳能板展开后非常巨大,确实如同一对大翅膀。具体来说这背后有3个黑科技:首先是定向装置,其次是砷化镓太阳能薄膜,最后是强劲蓄电池。笔者以下将会详细讲解这三点:

第一、问天实验舱最厉害黑科技就是定向装置:我们都知道,空间站并不是固定在某个点,而是环绕地球做轨道运行,这样伴随着空间站位移,问天实验舱太阳能板就不会始终正面朝向太阳。但是我国就自主研发了定性装置,可以让太阳能板正面始终朝向太阳,我国空间站是全世界唯一拥有定向装置之空间站。创造这个定向装置一共需要攻克了两个难题,首先是智能感光系统,其次是大型动力传导系统。这个两个科技都属于最先进航空科技,所以定向装置是当之无愧黑科技。

第二、问天实验舱还有砷化镓太阳能薄膜黑科技:众所周知,太空环境非常恶劣,温度极高极低来回变换,空间里到处是致死射线。普通太阳能板可以说活不过三秒。但是我国自主研发了新型太阳能薄膜,里面加入了砷化镓,这不但极大增加了太阳能薄膜韧性和强度,还丝毫不减光能转化效率,是当之无愧黑科技。

第三、问天实验舱强劲蓄电池也是黑科技之一:问天实验舱最主要功能之一就是给空间站提供电力,所以问天实验舱内部必然存在一个巨大储电设施。问天实验舱内部搭载了巨型强劲蓄电池和电能机组,占据了几层楼空间。如此庞大发电机组可谓是罕见,这也是黑科技之一。

祝融号着陆后,展开太阳能板,把太阳能转化为什么能

到平时利用太阳的电力,使电动机转动,带动惯性轮转动,来产生反作用力,来调整卫星的姿态的。卫星内部有化学燃料,近地轨道卫星用完基本就报废了,会被地球引力逐渐拉入大气层!我想知道怎么飞行的?比如当卫星变轨时会喷射燃料,燃料喷射的反作用会让卫星前进或变道,到平时只是靠太阳能,它是怎么制造反作用力使卫星前进飞行的?

因为制造人造卫星的材料用的并不是一般的材料,许多卫星的外壳基本上都是使用钛合金打造,而钛合金可在450~500℃的温度下长期工作,所以说在宇宙中即便没有大气层臭氧层,人造卫星本身也不会惧怕太阳光的直射。

另外人造卫星不仅不怕晒太阳,相反人造卫星还特别喜欢晒太阳。由于人造卫星的体积普遍较小,而且现有的体积内也必须塞满大量的高精尖设备,所以说对于人造卫星赖以生存的电力,人造卫星是无法自我生成的,毕竟人造卫星上面可没有发动机之类的动力设备。

那么人造卫星靠什么来获取能源呢?那就是太阳能,每次人造卫星运行到面向太阳的一面时,人造卫星都会展开自己的太阳能电池板,为那块体积有限的蓄电池充能,等到充满之后在收起太阳能电池板,利用自身的蓄电池电能自我运行。

如果是卫星如何按照正确的轨道绕地运动的话,那么说的话,卫星一旦发射升空的话由于太空中得漂浮原因的,会有地心引力的作用下自动绕地球做公转运行的。

由于太空中得无重力作用,所以发射的卫星需要在几乎近地轨道才可以,个人认为卫星虽然在太空中处于无重力状态,但是卫星仍然是处于地球引力范围的呢。

“国际首次”!新型柔性太阳能电池可在太空中像画卷一样展开

转化为电能

关于祝融号:

祝融号,为天问一号任务火星车。高度有1米85,重量达到240公斤左右。设计寿命为3个火星月,相当于约92个地球日。

2020年7月23日12时41分,在中国文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空。 [2021年4月24日,2021中国航天日开幕启动仪式在江苏南京举行。中国首辆火星车命名为“祝融号”,火神祝融登陆火星的意思。 5月17日,祝融号火星车首次通过环绕器传回遥测数据。 5月22日10时40分,“祝融号”火星车已安全驶离着陆平台,到达火星表面,开始巡视探测。 6月11日,天问一号探测器着陆火星首批科学影像图公布。

2021年8月23日,祝融号火星车平安在火星度过100天,更是行驶里程突破1000米的关键一天。

2021年12月,入选2021年度十大新词语;入选中国新闻周刊2021十大热词。

科技 日报记者 李丽云 通讯员 兰鑫 刘立武

未来下一代大型或超大型空间结构对能源系统提出了极高的要求,柔性太阳能电池作为太阳能电池发展的新趋势之一,具有质量轻、柔韧性好、收纳比高等优点,但在航天应用过程中存在收拢锁紧、驱动展开和展开后刚度较低等难题。

在杜善义院士、韩杰才院士带领下,哈工大复合材料与结构研究所于20世纪90年代初就在国内较早确立了智能材料与结构的研究方向。在其“理工结合,服务航天”发展理念的指导下,冷劲松教授课题组从事智能材料结构力学及其在航天、航空、生物医学等领域的研究。2006年开始,课题组启动开展形状记忆聚合物及其复合材料结构的研究,自主研发了适用于航天环境的多种类、不同系列的形状记忆聚合物材料,这些材料能满足高低轨道等不同极端空间环境的需求。

与形状记忆合金(Shape Memory Alloy)不同,形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer)是一种激励响应的非金属高分子材料,具有主动可控大变形(20%-500%)、驱动方式多样、刚度可变等特性,可被设计成集驱动与承载功能一体化的部件,结构简单,可靠性高,未来有望部分替代复杂的机电驱动系统。

本次搭载的“基于形状记忆聚合物智能复合材料结构的可展开柔性太阳能电池系统”,主要包括哈工大研制的形状记忆复合材料锁紧释放机构、形状记忆聚合物复合材料可展开梁和上海空间电源研究所研制的柔性太阳能薄膜电池。基于复合材料力学理论和结构精细化设计,本次搭载的可展开柔性太阳能电池系统,通过形状记忆聚合物复合材料结构实现了锁紧、释放和结构展开的功能,没有采用传统的火工分离装置、铰链及电机驱动等方法,结构简单,解锁和展开过程几乎无冲击,展开时间和过程可控,展开后结构的基频和刚度都较高。

在中国空间技术研究院通信卫星事业部的大力支持和帮助下,本次哈工大科研团队在国际上首次实现了基于形状记忆聚合物复合材料结构的柔性太阳能电池系统的在轨可控展开验证,是该团队继2016年在国际上首次实现地球同步轨道环境下形状记忆聚合物复合材料的在轨验证之后,再次创造的一个“国际首次”记录,两次“国际首次”在轨任务的成功,标志着我国智能材料及其航天器结构的研究处于国际前列。在前期技术积累基础上,基于形状记忆聚合物复合材料的智能结构,还将应用于我国首次火星探测任务—“天问一号”。

未来,相关技术也有望应用于深空探测、空间站、探月工程、卫星等不同航天器平台中的空间可展开结构、锁紧释放机构及柔性太阳能电池系统,在航天、航空、 汽车 、高端装备、智能制造、机器人及生物医疗等领域也具有广泛的应用前景。

(文中图片由受访者提供)

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