神舟之“心”,初心不改赓续前行

10月30日,酒泉卫星发射中心,神舟十九号载人飞船在长征二号F运载火箭的托举下发射升空。

回望飞天路,三十余年间,从仰望星空到常驻太空,"太空生命之舟"神舟飞船助力中国载人航天工程拾级而上。

在这段跨越式的发展历程中,承担神舟之"心"电源分系统研制任务的中国航天科技集团有限公司八院811所研制人员,不断升级电源应对空间复杂环境的能力,不断总结电源应对型号高密度发射和研制的管理经验。

"变的,是飞船电源不断提升的产品能力,是我国载人航天领域的持续进步和创新;不变的,是一直坚持的高可靠性高安全性标准,是一颗始终为任务提供稳定可靠能源的初心。"航天科技集团八院钟丹华如是说。

众所周知,在神舟十八号飞船上,大容量长寿命高可靠锂离子蓄电池接过了神舟飞船"十七朝元老"大容量镉镍蓄电池的"接力棒",开启了神舟飞船电源的新征程。那么锂电"上岗",为电源甚至整船能源供给带来了哪些变化?

"应变不慌"

相比其他航天器,神舟飞船电源的工作环境比较复杂。有单船飞行时的大负载自主供电,有遮挡严重和光照条件较差时接受空间站的并网供电,还有返回途中的安全供电,故障时的应急供电等等。神舟十八号停靠在天和核心舱径向端口,更是覆盖了所有在轨恶劣工况,因此也经历了更多的能源供给难题。但在"优秀"的锂离子蓄电池面前,这些难题都迎刃而解了。

钟丹华介绍,神舟十八号在轨期间,由于轨道高度、太阳运动等的不同,以及来自空间站组合体的各种遮挡等原因,太阳高度角经历了最大范围的变化。太阳帆板因太阳入射角的限制导致电力供应不足,这时锂离子蓄电池充分展示了其自身的优势,"锂电比能量更高、循环寿命更长、无记忆效应,在应对复杂工况时,无需开展特殊的在轨维护工作。且相比镉镍蓄电池,锂电能量保持能力更强,因此太阳帆板基本可以处于停转状态,这也间接地减少了机械结构的损耗,使其可以更好地承受空间站常态化运营阶段各种复杂的外部力量,有益于确保电源的健壮性。"

钟丹华透露,正是得益于锂电的这种"应变不慌"的能力,研制人员在开展神舟十九号任务准备工作时更游刃有余了。"全面经过各种在轨工况考核的锂电让我们更有信心,希望其在神舟十九号上再次大有作为。"

优中"严选"

在神舟十八号"履新"的半年间,锂离子蓄电池得到了地面工作人员的一致好评,不仅应对复杂环境能力更强,电池在性能、与分系统控制设备的配合度等方面也是本领过硬,更是极大地简化了地面操作流程。应用效果超出了预期!

神舟十九号发射前,为了从细微之处诠释"太空生命之舟"对可靠性安全性要求最高、对工作标准要求最严的特征,811所研制人员对神舟十八号电源产品开展了在轨性能评估。从结果可以看出,尽管已经在太空"上岗"半年,锂离子蓄电池的性能与入轨初期几乎没有改变。电池容量、电压等重要参数与半年前基本保持一致,性能依然优秀。

同时,研制人员对神舟十九号电源产品再次开展了一次"体检"。作为神舟十八号的应急救援待命船,神舟十九号的锂离子蓄电池已在地面"待机"半年之久。研制人员重点比对了锂离子蓄电池在出厂、进场及发射三个阶段的数据,电池状态与刚出厂时的性能基本没有差异。"如果将锂电比作一个人,目前他处在巅峰状态。"钟丹华描述道。

锂离子蓄电池之所以能够在各种状态下保持良好的状态,不仅是因为其出色的性能,更是因为在登上神舟飞船之前,它们已经历了一次优中"严选"。尽管已在中国空间站、货运飞船等航天器上得到成功应用,神舟飞船电源研制人员仍会对锂离子蓄电池——这位拥有丰富航天工作经验的"优秀员工",开展容量、电池电压等多方面能力匹配性考核,充分将严慎细实的工作作风发挥到实处,也为了更好地匹配目前国内可靠性安全性最高的全硬件控制系统,高质量助力型号任务。

相比镉镍蓄电池,锂离子蓄电池的优异性能让地面维护和在轨使用均得到了极大的简化。钟丹华介绍,飞船作为应急救援待命船时,锂离子蓄电池地面应急准备工作时间相比镉镍蓄电池节省了一半,可以为后续工作贡献宝贵的时间裕度;飞船转入正常发射后,地面测试时间缩短了70%,减少了繁重地面设备的使用;飞船在轨开展转入空间站停靠或转出空间站停靠动作,或是飞船遇到严重遮挡等复杂情况下,与电池相关的处置流程更加便捷,且渐趋标准化。"可以说,从目前在轨运行半年的情况来看,‘履新’的锂电交上了一份满意的答卷,我们有信心它可以全力以赴迎接新的挑战。"钟丹华说道。

  作者:缪新培 史博臻

文:缪新培 史博臻 图:孟凡子 编辑:张天弛 责任编辑:徐晶卉

转载此文请注明出处。