光伏黑科技又立大功!“天问一号”的发射也要靠它运转

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7月23日,长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务“天问一号”探测器,火箭成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了我国自主行星探测第一步。

作为我国首次火星探测任务,“天问一号”将通过一次发射任务,实现对火星的“环绕、着陆、巡视”三个目标。而支撑“天问一号”完成这一跨越式方案的,是我国在行星探测和基础科学研究方面的技术进步和全面发展。

 “天问一号”探测器由轨道器、着陆器、巡视器三个部分组成,其中巡视器心脏使用的是太阳能电池板供电方式,采用能适应火星环境的三结砷化太阳能电池阵列,这个技术是我国最先进的实用性太阳能电池阵列,也安装在我国新一代载人飞船、“北斗三号”导航卫星、“玉兔号”月面巡视器上。

作为承担火星巡视探测重任的火星车,除了要携带多种精密探测仪器外,最重要的就是永利国际官网供应,它关系到火星车的“生死存亡”。为了完成为期90天的巡视探索任务,“天问一号”装有四块太阳能电池板,为火星车提供充足的能量供应和储备。

在此之前的神舟早期任务中,航天器上使用的是多晶硅太阳能电池板。多晶硅技术也是目前光伏发电的基础技术,但是转换效率并没有砷化镓电池高。

砷化镓电池属于太阳能光伏发电,我们常说的硅晶电池分为单晶硅和多晶硅,转换率普遍在20%左右。砷化镓电池比较先进,是目前第三代太阳能光伏发电技术,实验室内已经实现了50%的转换率,未来还会进一步提高,生产型转换率维持在30%左右。

考虑到火星表面环境恶劣,表面温度为-110℃到30℃,且常出现沙尘暴,漫天飞舞的沙尘可延续数周以上,会对太阳能电池板阵列造成极大干扰。

针对尘埃覆盖的情况,我国科研人员提出了电除尘的技术,可清除电池板上的尘埃。太阳能板的表面进行了防尘涂层处理,可有效防止太阳能板被沙尘覆盖,光线透过率降低导致电池输出功率下降,同时影响电池的热性能,造成电池温度升高,性能降低。

白天,火星表面阳光充足时,火星车会利用太阳能电池发出的电能,一部分用于工作,一部分储存在蓄电池中;到了夜晚,太阳落山,火星车利用储存的电能,继续工作。

火星车顶部像双筒望远镜样子的设备叫做集热窗,它可以直接吸收太阳能,然后利用一种叫做正十一烷的物质储存能量。白天,火星温度升高,这种物质吸热融化,到了晚上,温度下降,这种物质在凝固的过程中,释放热能,这样效率可以达到80%以上。

此次火星探测器降落区域纬度低,太阳光照较为充足,90天的设计使用寿命下,太阳能已足以保证能量供应。

我国当前正在开展关键技术研究,推动深空探测工程实施。预计2030年前后,我国行星探测的“问天之旅”将包括火星采样返回、小行星探测、木星系探测等。

随着航天技术发展,在深空探测领域光伏发电技术将起到非常重要的作用。本次探测火星只是迈出了第一步,此后的建立火星基地等都需要用到太阳能技术,从深空探测、行星探测的角度看,光伏发电潜力无限。

2020年7月24日
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来源:永利国际官网

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