国际空间站即将体面退休,根据俄美文件,国际空间站仅剩最后的3年寿命,将在2030年受控坠入大气层。但问题也就奇怪在这了,在这仅剩最后3年时间时,国际空间站竟然还要开展一轮大规模的硬件升级。其中两片全新的卷展式太阳翼已经搭乘CRS-35货运龙飞船运抵国际空间站,在10月29日和计划11月5日进行两次太空行走时,在舱外进行安装。
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一个都快退休报废的空间站,在生命还剩3年的时候,还花费人力物力往天上去运送新设备,这是不是一种浪费呢?都说缝缝补补又三年,难道太阳翼就真的不能凑合三年?
这就不得不说说国际空间站上那些超期服役的老太阳翼了。在国际空间站上,原本搭载着的有8片传统太阳翼。时间很是古老,最早的一批是26年前的2000年就已经部署上天了,最晚的一批则是2009年就安装的,据今也有17年时间了,而这批太阳翼最初的设计寿命只有15年,不论是最晚安装的部分,还是最初安装的,都已经远远超出了设计寿命。
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再加上太空的工作环境,远比我们想象中更加残酷。在近地轨道上,空间站每90分钟,就要绕地球一圈,太阳翼作为为空间站供电的重要设备,就要反复在烈日暴晒与阴冷冰冻环境之间不断切换,同时还要承受宇宙辐射、原子氧侵蚀等太空环境对空间站太阳翼带来的设备损耗,长年累月外加超期服役,太阳能电池老化,发电效率持续衰减也就不可避免了。
就在电池发电效率越来越低时,空间站对用电的需求并没有降低。越来越多的科学实验设备、舱外载荷、以及各类商用实验装置不断送入国际空间站,对店里的需求只增不减,新的供电太阳翼,就成了刚需。
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那既然老的已经不行了,那就和咱们家庭维修一样,旧的拆掉,换上新的不就行了?但放到太空,这事就变得很难了。老的旧款太阳翼,单片展开之后长达34米,宽12米,在失重环境下,如果想拆卸如此面积的柔性结构,还要处理一大堆复杂的电缆、电路、机械连接件,是很难的。如果操作稍有不慎,那么巨大的太阳翼很可能会发生漂移和碰撞,对空间站的安全造成威胁。
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所以,国际空间站不得已做了一个折中方案。旧的太阳翼不拆,而是直接在旧的太阳翼前方叠加和安装全新的卷展式太阳翼。和传统太阳翼依靠铰链、刚性支架不同,卷展式太阳翼属于柔性太阳电池阵列,发电时候还能卷成圆筒状,极大压缩了发射时候的运载空间。而安装时候,又能依靠复合材料支撑梁内部储存的弹性应变能。这一点有点像是我们常用的卷尺,需要发电的时候就自己展开,不需要的时候就卷起来。
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早在2023年,空间站就已经陆续装上6片同款卷展式太阳翼。本次货运飞船运送来的,是第七、第八片,也是规划内全部升级组件的最后两片。根据NASA公开的数据,全部8片新太阳翼部署到位之后,空间站整体可用发电能力,会从原先160千瓦提升至约215千瓦,整体供电能力提升超过三成。
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很多人对空间站退役存在一个误区,觉得2030年一到,空间站就直接断电报废。事实并非如此。国际空间站的退役,执行的是受控离轨方案,需要操控航天器逐步降低轨道高度,最终让残骸坠落到远离人口居住区的南太平洋无人海域。
在完成坠毁离轨之前的很长一段时间里,空间站依旧要维持通信系统、姿态控制系统、动力系统的正常运转。如果供电不足,姿态控制失灵,空间站就有可能不受控坠落,带来巨大的安全隐患。也就是说,哪怕临近生命终点,电力保障依旧是关乎安全的硬性底线。
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所以,看似“快要退休还花钱升级”的操作,并不是盲目折腾。它一方面补齐当下科研任务的供电短板,另一方面,也是为2030年之后受控离轨的安全操作,提前筑牢电力基础。
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