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【科普】一个翅膀也能飞:为啥有的卫星只有一个太阳翼?

更新时间  2021-12-31 01:14 阅读
本文摘要:最近,中国升空的最先进设备的惯性轨道气象卫星“风云四号”一升空就引起普遍注目。这颗卫星能观测风云温湿,预警冰雪雨雾,还能秒拍电影500张图“捕猎”雷电。但这颗重约5.4吨的人造卫星只有一侧有“翅膀”,这是为什么呢? 鸟儿的翅膀能协助它们飞翔,卫星飞行中在相似真空的外层空间,它的“翅膀”不是用来飞来的,而是太阳翼,也叫太阳能电池板,是为卫星获取电力的。 目前,航天器上的太阳能电池多使用单结或三结砷化镓做成,其转化成效率最低在30%左右。

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最近,中国升空的最先进设备的惯性轨道气象卫星“风云四号”一升空就引起普遍注目。这颗卫星能观测风云温湿,预警冰雪雨雾,还能秒拍电影500张图“捕猎”雷电。但这颗重约5.4吨的人造卫星只有一侧有“翅膀”,这是为什么呢?  鸟儿的翅膀能协助它们飞翔,卫星飞行中在相似真空的外层空间,它的“翅膀”不是用来飞来的,而是太阳翼,也叫太阳能电池板,是为卫星获取电力的。

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目前,航天器上的太阳能电池多使用单结或三结砷化镓做成,其转化成效率最低在30%左右。  一般的空间飞行器都使用平面太阳翼的设计,这样不利于卫星在空间维持姿态的平稳。而“风云四号”与早前的“风云三号”气象卫星,因装载的红外探测仪对温度的变化十分脆弱,必须对其展开降温以确保观测的精确性。

当太阳光照射太阳帆板上时,不会产生红外电磁辐射的光线,影响卫星定标精度和加热器效果,所以使用单太阳翼的设计。  中国航天科技集团公司八院805所太阳电池翼副主任设计师王威讲解,星上各类载荷的机械旋转都有可能使太阳翼产生微小摇晃,这种摇晃传送给卫星可能会阻碍其观测的精准性,所以风云四号的太阳翼使用了较为类似的“T”构型,以延长太阳翼质心和卫星的距离,增大太阳光力的累积。

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  为了保证卫星“不颤抖”,中国航天科技集团公司五院502所的专家还专门研究了单翼布局卫星和地球实时轨道空间环境的起到规律,明确提出了“自适应角动量管理技术”,使卫星能自律临床较慢调整,更加稳定地飞行中。  专家说道,太阳翼的设计主要是根据卫星的功率市场需求来确认的。太阳翼发电面积越大、切换效率越高,卫星提供的能源就越少,可装载的设备也就越少。  不仅卫星有“翅膀”,我国第一辆月球车“玉兔”也享有一对可以重复收展的太阳翼,其中一侧不会像“垫被子”一样在月夜时松开,协助“玉兔”熬过最低温度约零下180摄氏度的月夜。

  和“玉兔”类似于,我国正在研制的火星车的能源取得也靠太阳能,而它有4个“大翅膀”。  据中国首次火星观测任务工程火星探测器总设计师孙泽洲讲解,由于火星距离地球更远4亿公里,距离太阳更加近,光照强度小,而且火星大气对阳光有缩减起到,某种程度的面积下,火星拒绝接受太阳光的能量只有月球表面的40%。火星车能源供给比月球车更加艰难,所以火星车比“玉兔”多设计出有两个“翅膀”。


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