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6月17日9時(shí)22分，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波乘坐的神舟十二號載人飛船發(fā)射升空。按計(jì)劃，他們將前往空間站天和核心艙駐留三個(gè)月。

進(jìn)入空間站之前，宇航員們主要待在飛船中。一般來說，載人飛船可以采用太陽能發(fā)電、核能發(fā)電、燃料電池和蓄電池等方式供電。采用哪種方式供電，要根據(jù)載人航天器的用電功率大小、在太空停留時(shí)間的長短等因素來決定。

空間太陽能電站可以用來收集、轉(zhuǎn)化空間太陽能，并以無線電波的形式將電能傳輸?shù)降孛?。該類電站的發(fā)電功率可達(dá)1-5GW，發(fā)電量與地面核電站相當(dāng)。
據(jù)介紹，神舟十二號的電力系統(tǒng)主要是由太陽電池翼和儲能電池構(gòu)成，太陽電池翼能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能供飛船使用。

公開數(shù)據(jù)顯示，神舟九號飛船的功率只有1800瓦，相當(dāng)于一臺普通家用空調(diào)或者是一臺功率高點(diǎn)的微波爐的功率。一天飛下來，這么一個(gè)“大家伙”的耗電量只有40多度。

天和核心艙：太陽電池翼可能和你家房子差不多大

配置豪華的天和核心艙用電量可就不小了。它的供電系統(tǒng)和飛船其實(shí)差不多，但“塊頭”要大很多，主要由以下幾個(gè)部分組成：

能量來源：太陽
發(fā)電擔(dān)當(dāng)：柔性太陽電池翼
儲能擔(dān)當(dāng)：鋰離子蓄電池

天和核心艙配有一組發(fā)電能力為18000 瓦的太陽電池翼，單翼面積67 平方米，雙翼面積130多平方米，可能和你家房子面積差不多大了。

在光照區(qū)，太陽電池翼將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，供整艙使用，同時(shí)為鋰離子蓄電池儲存能量。在太陽無法照射的陰影區(qū)，蓄電池負(fù)責(zé)為整個(gè)艙體供電。電池采用陶瓷隔膜， 具備良好的防止內(nèi)部短路性能；同時(shí)，電池組內(nèi)使用阻燃材料，防止因高溫引發(fā)燃燒，很安全。

神舟載人飛船與空間站天和核心艙、天舟貨運(yùn)飛船組合體交會對接。（圖片來自：中國航天科技集團(tuán)）

這個(gè)強(qiáng)大的電源系統(tǒng)，簡單來說，就是“太陽能發(fā)電加電儲能”的形式，高效又清潔。

我們的征途，
是星辰大海！
航天夢，中國夢！
在不久的將來，你所用的電或可能來自國網(wǎng)太空電力公司。

日前，中國航天科技集團(tuán)公司五院科技委主任李明研究員向《科技日報(bào)》表示，“經(jīng)過十余年持續(xù)研究，中國在空間太陽能電站方面已經(jīng)大幅縮小了與國際先進(jìn)國家的水平，進(jìn)入世界前列。如能保持并進(jìn)一步加大研發(fā)力度，中國有望成為世界首個(gè)建成有實(shí)用價(jià)值空間太陽能電站的國家。”

空間太陽能電站即一種用來收集、轉(zhuǎn)化空間太陽能，并以無線電波的形式將電能傳輸?shù)降孛骐娋W(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。該類電站的發(fā)電功率可達(dá)1-5GW，發(fā)電量與地面核電站相當(dāng)。

與地面電站相比，空間太陽能電站的太陽能電池板可以直接接觸太陽光而不受大氣阻隔，據(jù)日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）估算，位于太空中的太陽能電池板所接受的太陽光強(qiáng)度為地面上的1.4倍。同時(shí)，空間太陽能電站可以擺脫晝夜和天氣影響，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷供電。最關(guān)鍵的是，該電站不受電網(wǎng)限制，可以通過無線電波直接向有用電需求的地區(qū)供電。

早在1968年，美國工程師彼特·格拉斯就提出了空間太陽能電站概念。在格拉斯的設(shè)想中，人們用火箭將總面積約50平方公里的太陽能電池板陣列送入地球同步軌道，并在太空中完成組裝工作。電站建成后，電池板將通過不斷調(diào)整角度以確保電池板時(shí)刻面對太陽。

在過去的50年間，包括美國、日本、俄羅斯、歐盟和中國等多個(gè)國家的研究人員一直在論證空間太陽能發(fā)電技術(shù)的可行性，并試圖解決一系列建造空間太陽能電站必須面對的難題，例如，如何進(jìn)行無線電波傳輸和接收，如何確保無線電波傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，如何使空間電站發(fā)出無線電波與地面的網(wǎng)格狀天線保持同步。

2008年，美國和日本兩國的科研人員取得了突破，他們在夏威夷兩座相距90英里的海島上，成功實(shí)現(xiàn)了微波級能量的無線遠(yuǎn)距傳輸，這個(gè)距離相當(dāng)于從太空軌道傳送能量到地面所要穿透的大氣層厚度。

日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）也成功完成了能量傳輸模擬實(shí)驗(yàn)，研究人員從高約200米的塔頂向地面上一個(gè)直徑僅為1厘米的圓形目標(biāo)發(fā)射高能量激光束，并成功擊中目標(biāo)。該實(shí)驗(yàn)的成功證實(shí)了無線電波的管理和控制是可行的。

另外，JAXA計(jì)劃實(shí)現(xiàn)無線電波電能輸送的太空測試，即用一個(gè)小衛(wèi)星在地球低軌道向地面的微波接收器發(fā)送幾個(gè)千瓦的能量。JAXA方面表示，希望在2021年實(shí)現(xiàn)100kW的傳輸，到2028年實(shí)現(xiàn)200MW傳輸。

隨著無線電波傳輸與接收技術(shù)取得突破，包括輕質(zhì)建材、全自動計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在內(nèi)的衛(wèi)星技術(shù)的提升，以及太陽能電池板光電轉(zhuǎn)換效率的提高，空間太陽能電站成為現(xiàn)實(shí)。

目前，日本政府已經(jīng)發(fā)起了太陽能電站項(xiàng)目，由JAXA主導(dǎo)。按照J(rèn)AXA在2014年公布的規(guī)劃，日本計(jì)劃耗資2萬億日元（約合210億美元），在地球靜止軌道上建造年裝機(jī)規(guī)模約1GW的商業(yè)空間太陽能電站，該項(xiàng)目預(yù)計(jì)將在2030年完成 。

2011年，專家對于空間太陽能電站預(yù)估造價(jià)還在3000億-10000億美元左右。

同時(shí)，曾在JAXA任職的教授佐佐木（Suzumu Sazaki）還表示，日本計(jì)劃在東京灣海港建造一個(gè)3公里長的人造島嶼。這座島嶼將布設(shè)50億個(gè)天線，用于傳輸和接收來自空間太陽能電站的微波能量并將其轉(zhuǎn)換成電能。

就中國而言，自2008年起將空間太陽能電站研發(fā)工作納入國家先期研究規(guī)劃。近年來，提出了平臺非聚光型、二次對稱聚光型、多旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及球型能量收集陣列等空間太陽能電站方案，同時(shí)在無線能量傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)方面取得了重要的進(jìn)步。

除了技術(shù)，空間太陽能電站的建設(shè)、運(yùn)營還需要巨額的投資、廣闊的市場以及環(huán)境、政策等因素配合，綜合多方因素，各國紛紛把目光投向中國，認(rèn)為中國應(yīng)該在該領(lǐng)域發(fā)揮重要的牽引作用。中國航天科技集團(tuán)公司五院研究員王立曾對《科技日報(bào)》表示，“在航天領(lǐng)域，中國載人航天、深空探測、重型運(yùn)載火箭、空間站等技術(shù)與國際先進(jìn)水平相比，還存在較大的差距。”'

原標(biāo)題：神舟十二號的電力系統(tǒng)主要構(gòu)成：太陽電池翼+儲能電池