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航天器电源系统

作者:汇感百科  阅读:次  类别:中国百科

    航天器中用于产生、贮存和分配电能的各种装置。多数航天器工作时间较长,要求电源的容量较大,电源重量约占整个航天器重量的15%~25%。这些电源按能源不同分为:化学电源、太阳电池电源和核电源三类,其输出电流经过变换器、稳压器实现电压/电流变换、变频、稳压,实现对地电绝缘和电源母线保护,同时消除来自电源母线的瞬态变化和电噪声对用电设备的影响。配电器完成供电的分配。

    航天器电源系统的选择决定于用电系统的工作寿命、负载特性和负载要求(平均负载和峰值负载)、太阳辐照情况、工作环境、重量、体积和结构等。

    化学电源  早期发射的卫星多用化学电源,如锌汞电池、锌银电池、镉镍电池。锌汞电池放电电流小,工作电压不平稳。镉镍电池能输出较大的功率,但比能量略低。50~60年代的科学试验卫星、空间探测器和返回型卫星多采用锌银电池,它的放电电流和比能量都很大(见火箭电源),是短期飞行航天器的主要电源。载人飞船和航天飞机多采用氢氧燃料电池,这种电源每组电池峰值功率高达12千瓦,无维护工作时间可达2500小时,并具有多次起动和停机功能。镉镍电池、镉银电池和镍氢电池常用作为太阳电池阵的蓄能器。

    太阳电池阵电源  在地球外层空间,太阳辐射强度(1360瓦/平方米)为地面的1.3~1.7倍。采用太阳电池可减轻航天器重量,但必须与蓄电池一起组成太阳电池阵-蓄电池组电源系统(见太阳电池阵电源系统)才能解决航天器进入阴影区时的供电问题。这种电源系统的工作寿命可长达10年,是地球轨道航天器最常用的电源。世界上已发射的航天器中用这种电源的约有60%,其中输出功率最大的达23.2千瓦,太阳电池阵面积达266平方米。在空间探测器的飞行过程中,太阳光强会发生明显的变化,影响太阳电池阵发电,在没有阳光或光强极弱的场合不能使用这种电源,它仅限于在1.5个天文单位内飞行的行星际探测器上使用。

    核电源  航天器所用的核电源有放射性同位素温差发电器、核反应堆温差发电器和热离子发电器,它们都是利用原子核的突变(裂变或衰变)所释放的能量来发电的。这些能量以热的形式输出,由热电转换器转换成电能。这种核电源寿命长、工作可靠、对核辐射、强带电粒子场和微流星轰击等的承受能力较强,常用于行星际探测器和部分军用卫星。核电源价格昂贵且不安全。1978年和 1982年苏联的“宇宙”954号和“宇宙”1402号卫星再入大气层后造成了放射性污染。美、苏等国仍在继续研制千瓦和数百千瓦级的核电源,以满足功率消耗日益增长的需要。高效太阳电池、聚光太阳电池和反应堆核电源正在发展中。

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