我国空间站采用的太阳能帆板是新一代的柔性太阳翼,它是在超薄型轻质复合材料基板上,覆盖三结砷化镓电池片,具有30%的光电转换效率,远远超过了国际空间站15%的光电转换效率。具体到“天和”核心舱,一片67平方米的太阳翼,初期能产生9千瓦的电能,一对太阳翼加起来面积是134平方,能产生超过18千瓦的电能。

我国空间站有多高(我国空间站太阳翼有多贵)(1)

天和睡眠舱看太阳翼

虽然三结砷化镓电池发电效率高,但也贵,据公开的资料报道,每8平方厘米的成本是1000元人民币,“天和”核心舱134平方米的太阳翼,成本最少是1.675亿。之所以这么贵,一部分原因是由于它采用了锗、银、金等贵金属,价格自然居高不下。

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价格真不便宜

而即将发射的“问天”、“梦天”实验舱太阳翼更大,单翼的面积就超过134平方米,一个实验舱有2个太阳翼阵列,成本最少3.35亿元。也就是说,我国空间站一期工程的三舱,仅太阳翼就要花8.375亿元以上。

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仅太阳翼就要三四个亿

从发电量来算,“天和”核心舱134平方米的双翼,超过18千瓦,三舱总和,最少就是90千瓦。而目前国际空间站的单翼功率约30千瓦,现有阵列的发电能力总和是160千瓦。当然,我们的90千瓦只是一个保守数字,因为“问天”、“梦天”单翼面积远不止134个平方,根据有些消息的统计,我们三舱的发电量,相当于国际空间站的80%。

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我们的太阳翼还能这么转动

当然,国际空间站的太阳翼正在升级,波音的子公司Spectrolab正在研制新一代太阳能电池阵列,技术性能与我们的类似,每片太阳翼长19米,宽6米,合计114平方米。最早在2017年就测试了相关的技术,去年更是已经用货运龙飞船送了一片到太空进行测试,如果所有的新太阳翼都安装完毕,国际空间站的发电能力将升级为215千瓦。

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龙飞船送到国际空间站的新太阳翼

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太阳翼升级完成效果图

值得一提的是,“天宫”和国际空间站使用的太阳能电池板,已经不是最先进的,我国企业生产的聚光三结砷化镓电池,全光谱能吸收95%的太阳光能量,可以实现40%的转换效率,并且还可以在390℃的条件下仍正常工作,对高温还不敏感,可谓是非常理想的航天器太阳翼制造材料。

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光电转换效率40%以上

实际上,在玉兔号、玉兔二号月球车和祝融号火星车上,采用的太阳翼也都是非常先进的。比如祝融号的蝴蝶型太阳翼,虽然总面积只有约4平方米,但有1000多个太阳能电池片,稳定性超强,并特意为避免火星灰尘的遮盖进行了优化。

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祝融现状

不过,太阳翼始终有自己的局限性,只能用于内太阳系的探测,一旦航天器进入外太阳系,接收到的阳光将非常少,这时候就必须用“核电池”了,新型“核电池”不但可以彻底摆脱对阳光的依赖,还能实现42%到57%的转换效率,可谓是真正的星际航行的利器。我国在这一领域基础并非为零,但相比经过冷战磨练的美国和俄罗斯,依然还有很远的路要走。

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