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        【北極星輸配電網】“嫦娥”登月 電從哪來?
        2019年01月04日

          昨天,這張圖刷爆了各大媒體網站和新聞客戶端。

          

          一片光禿禿的星球地表土地,竟是人類從來沒有涉足過的月之背面。這一刻,對于地球人來說,注定是一個載入史冊的時刻!更令人激動的是,這一創舉是由中國人帶來的。

          1月3日10時26分,中國的嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面南極-艾特肯盆地內的馮·卡門撞擊坑內,實現人類探測器首次月背軟著陸。

          隨后,嫦娥四號著陸器獲取了月背影像圖并傳回地面。這是人類探測器首次在月球背面拍攝的圖片,第一次揭開古老月背的神秘面紗。

          漲知識

          視頻:人類首次!嫦娥四號在月球背面軟著陸瞬間

          嫦娥四號是如何著陸的?

          經過約38萬公里、26天的漫長飛行,1月3日,嫦娥四號進入距月面15公里的落月準備軌道。

          據媒體報道,嫦娥四號探測器從距離月面15公里處開始實施動力下降,探測器的速度逐步從相對月球1.7公里每秒降為零。

          在6到8公里處,探測器進行快速姿態調整,不斷接近月球;在距月面100米處開始懸停,對障礙物和坡度進行識別,并自主避障;選定相對平坦的區域后,開始緩速垂直下降。最終,在反推發動機和著陸緩沖機構的“保駕護航”下,一噸多重的探測器成功著陸在月球背面東經177.6度、南緯45.5度附近的預選著陸區。

          嫦娥四號的能量從哪里來?

          看到這里,很多小伙伴估計會有疑問,如此復雜的航天科技、如此精準的降落軌跡,嫦娥四號探測器是靠什么來完成一整套高難度動作的?

          毫無疑問,答案是電能!是強大穩定的電能供應,支撐著探測器成功著陸,穩定的供能系統也是此次嫦娥四號探月的功臣之一!

          嫦娥四號探測器由著陸器和巡視器組成,著陸月面后將擇機釋放巡視器,對月球背面巡視區地貌、礦物組份、淺層結構進行探測,并在國際上首次實現月基低頻射電天文觀測。

          嫦娥四號探測器兩側張開的是光伏發電板,光伏發電板在外太空以太陽能為能源來源,為探測器提供了源源不斷的電能。

          在浩瀚無垠的太空之中,光伏發電板如同嫦娥四號的雙翼,帶著全國人民的期望、向往和驕傲,攜嫦娥四號飛往目的地。

          作為動力來源,這些高效光伏發電板是探測器維持正常運轉的基礎。

          太空航天器的電究竟從哪里來?

          太空航天器所需的電能,一般來自自備的發電站。以載人航天器為例,其發電站有太陽能發電、核能發電、燃料電池供電和蓄電池供電等方式。采用哪種方式供電,要根據航天器要求的用電功率大小、在空間停留時間的長短和使用條件等來決定。

          太空航天器需要太陽帆板(即光伏發電板或稱太陽翼)和蓄電池協同工作。在光照區,光伏發電板轉化太陽能為電能,一邊給航天器供電,一邊為蓄電池充電。航天器在光照區用太陽能電池發電、供電,在陰影區用蓄電池供電。

          值得一提的是:此次嫦娥四號的能源供給方式實現了新的科技突破:它采用同位素溫差發電與熱電綜合利用技術結合的方式供能。

          之前的嫦娥三號在執行任務時,因為在月夜期間無法獲得太陽能,探測器這時完全斷電,所有電子設備都不進行工作。而這一次,嫦娥四號探測器卻做了特別的嘗試,它利用了供熱系統來給設備供電。

          所謂“同位素溫差發電與熱電綜合利用技術“,也就是用航天器兩面太陽翼收集的太陽能和月球車上的同位素熱源兩種能源供給。當月夜來臨,同位素熱源將為儀器設備供熱,保證航天器在-180℃的環境中不被凍壞,安然度過寒冷漫長的月夜。

          新技術:溫差式放射性同位素電源

          溫差式放射性同位素電源,是指放射性同位素衰變時釋放的衰變能以衰變產生的粒子和新核素反沖核的動能形式出現,在粒子和反沖核與物質經過多次碰撞后轉變為熱能,之后再利用半導體的塞貝克效應將熱能轉變為電能。

          美國率先對溫差式放射性同位素電源進行了研究。至今,美國發射了20多艘航天器,攜帶了40多個放射性同位素電源。卡西尼號探測器于2004年到達土星,攜帶的單個同位素電源電功率為285瓦。前蘇聯20世紀60年代開始空間核電源的研制,早期溫差式放射性同位素電源研制使用的放射性同位素是釙-210。2006年6月,中國原子能科學研究院同位素研究所研制成功國內第一個钚-238同位素電池。溫差式放射性同位素電源將在太空領域、惡劣環境或一些特殊場合得到大量應用,以保證能源供應。

          ——《中國電力百科全書》(第三版)

          太空航天器電力系統知識ABC

          供電系統可靠:對于太空航天器而言,電力系統是一個核心組成部分,它必須能夠在極端環境條件下仍然保持極高的可靠性。太空航天器設計上對電源的要求是“一次故障正常,二次故障安全”,即當電源出現一次故障時,航天器完全能夠正常飛行,一旦出現第二次故障,就要有足夠的電源保證地面上的指令能傳遞到航天器上,指示航天員操控飛船立即返回地面。

          使用壽命足夠長:航天器供電系統不僅必須確保每一件航天器搭載設備的電力使用需求,還必須確保在整個航天器的使用壽命內能持續提供這樣的電力支持——可能是幾年、幾十年甚至上百年。專家表示,供電系統設計的使用壽命必須足夠長,因為一旦發生故障,再要想派工程師前去維修顯然是不現實的。

          能經受極端環境考驗:考慮到太空航天器運行環境的特殊性,航天器電力系統還必須能夠在零重力和高真空環境下正常運作,同時必須經受超強輻射環境和極端溫度的考驗。如果你的探測器打算在金星表面著陸,那邊的溫度是460攝氏度。而如果你打算沖入木星大氣層,那么那里的溫度是零下150攝氏度。

          除了發電技術外,此次嫦娥四號登月還運用了各類黑科技:激光測距、激光三維成像、定向天線連接衛星、兩器互拍

          “嫦娥”奔月,偉大創舉。

          在星辰大海的征程中,

          中國人再次創造奇跡!

          為偉大祖國航天事業點贊!

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