长征四号丙遥二十九火箭成功将陆地探测一号01组B星送入预定轨道，与一个月前发射的A星成功构建L波段双星星座。中国航天科技集团八院811所为该双星星座的全天时、全天候、全方位对地观测提供了充足的能量。

1、双母线供电配电，“人手一份”供电“套餐”

陆地探测一号01组卫星作为国内在轨口径最大的SAR卫星，星上有一个特殊的“用电大户”——SAR载荷。为了确保卫星测绘覆盖率，电源分系统需要满足SAR开机时瞬态爆发性能量需求，而且还要满足其全天候工作要求。卫星电源分系统型号指挥刘咏晖介绍，SAR载荷功率很高，其在开机瞬间会产生很大的脉动电流，将对卫星平台安全稳定的供电运行产生影响。

为解决上述难题，811所研制人员历经两代空间电源人的努力，通过仔细研究近年来卫星供电情况、比对国内外资料，创新性地提出了双母线供电配电机制，SAR载荷和平台载荷各由一条独立的母线供电，相当于人手一份“供电套餐”。不仅能满足大功率载荷长时间开机的能源需求，并且能抑制载荷开机时的大脉动电流对星上其他用电单机的干扰。

陆地探测一号01组A星的在轨寿命要求长，锂离子蓄电池组放电深度必然加大。但放电深度越深，蓄电池的使用寿命越短。为此，研制人员开展了大量的地面寿命试验，解决了大倍率放电下锂离子蓄电池长循环寿命问题等关键技术，并通过冗余设计、软硬件结合的电源管理方式提升了电源系统的可靠性。

2、太阳电池片“换装”，卫星电源迈出国产化重要一步

茫茫太空中，航天器唯一的能量来源是太阳。陆地探测一号01组A、B卫星的太阳电池翼，历经了一次重大变革，迈出了卫星电源国产化的重要一步。

卫星上采用了长寿命、高可靠平均光电转换效率大于30%的三结砷化镓太阳电池片。针对太阳电池片最重要的元器件锗衬底，还进行了国产化替代。

3、太阳电池片的强度是决定太阳电池片机械性能的关键因素

太阳电池作为航天器的主电源，对航天器的有效载荷、运行寿命以及飞行安全起着决定性作用。尺寸变化对产品有何影响？技术难点何在？相较于4英寸高效砷化镓太阳电池外延片，使用6英寸高效砷化镓太阳电池外延片可以降低单体电池芯片的加工成本、提高卫星运行的可靠性。

随着尺寸的增加，制作工艺面临挑战，其中最大的技术难点在于高温制作下保证外延片不发生翘曲，释放外延层的应力。为此，团队花了一年多时间攻克技术难题，使6英寸太阳电池外延片成功应用在卫星上。

为此，811所联手国内锗业龙头企业，通过对锗晶体生长固液界面温度梯度、生长速度等精确控制，优化、固化工艺条件；采用多段加热器、多温区变单温区等工艺，减小锗晶体残留热应力等措施增强锗衬底的机械强度。

陆地探测一号01组A星在轨数据表明，该太阳电池片不仅在电性能方面表现出色，在力学性能方面更为优异，满足了卫星在轨长寿命的使用要求。同时，形成了国内自主可控的太阳电池片供应链，为推进太阳电池片国产化奠定了坚实的基础。

陆探一号卫星使用的高效太阳电池外延片，是国内首个制作6英寸高效砷化镓太阳电池外延片且成功装在卫星上使用的企业，填补了国内大尺寸高效太阳电池外延片空白，进一步巩固了江西省在国内空间物理电源产品领域的技术领先地位。

4、中国空间站的“太空电站”

太空中，核心舱唯一的能量来源，就是太阳能。因此天和核心舱配有两对大面积的太阳电池翼，单翼面积可达到 67 平方米。其在光照区将太阳能转化为电能，供整舱应用，同时为蓄电池储存能量，以便核心舱飞至阴影区时使用。这两组太阳电池翼在初期发电能力超过 18000 瓦，远远超过了国内之前任何一个航天器。

“天宫二号”的太阳电池翼单翼翼展只有 3 米，天和核心舱的电池翼单翼展开增加到了 12.6 米。运载火箭的装载空间有限，研制人员在国内首次应用了多维多步展开的柔性太阳电池翼，巧妙 地解决了这一问题。得益于高效光电转换效率的三结砷化镓 太阳电池的应用，它们与高比能锂离子蓄电池一起，构成了强大的电源系统，为空间站提供可靠、充足的不间断发电。

核心舱太阳电池翼的另一个特殊功能，是其在轨期间可以整翼拆卸、转移。考虑到后续空间站组建完成后对核心舱太阳电池翼造成的遮挡，从而影响发电，这两个太阳电池翼可由航天员与机械臂配合，实现舱外拆卸、转移，安装于后续发射的实验舱尾部桁架上，并在轨重新组建供电通道，实现了在轨能源拓展的功能。

空间站长期在轨稳定运行，航天员长期驻留，站内安全是最关键的问题。在空间站运行到太阳无法照射的阴影区时，锂离子蓄电池负责为整个舱体供电。电池的安全性如何保证？

811 所设计出了一种满足空间站运行需求的长寿命大容量高安全锂离子蓄电池。该电池采用陶瓷隔膜， 具备良好的防内短路效果，同时在电池组内使用阻燃材料，防止电池高温引发燃烧。

据悉，空间站核心舱共有 6 组锂离子蓄电池，每组有 66 个单体电池。811 所研制人员还设计出了一套智能化的锂电管理系统，实现高精度、高可靠、高安全的锂电充电控制。电池充电时启用三级保护机制，并实施温度监测，当充电温度高于设定安全温度值 时，立即停止对该蓄电池充电。

空间站在长达10年以上的在轨运行过程中，航天员需定 期对锂电进行在轨更换。如何在不影响空间站的正常供电情况下确保航天员的操作安全？研制人员为锂电更换操作上了“双保险”。核心舱有两个功率通道，当其中一个通道需要更换电池时，由另一个通道作为主力供电。每个功率通道中，任意一个机组中电池需要更换时，本机组断电，剩余两个机组可以保证本通道正常供电。

此外，研制人员在锂离子蓄电池模块中还安装了两个并联的分段开关，通过将电池组的电压降低到人体的安全电压范围，满足人体的 36 伏安全电压要求，保护了航天员开展在轨维修时的人身安全。

文章来源： 南昌新闻网，文汇网，北京日报