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6月23日，我國成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第55顆導航衛(wèi)星，這也是北斗三號系統(tǒng)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星。自此，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)星座部署完成，歷時20多年的北斗導航系統(tǒng)建設(shè)完美收官。據(jù)了解，太陽電池陣是衛(wèi)星的唯一供電能源，蓄電池組是衛(wèi)星儲能裝置。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國自主發(fā)展、獨立運行的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，目標是為全球用戶提供定位導航授時服務(wù)。1983年，以“兩彈一星”元勛、中國科學院院士陳芳允為代表的專家學者提出了利用2顆地球同步軌道衛(wèi)星來測定地面和空中目標的設(shè)想。從1994年啟動北斗一號系統(tǒng)工程建設(shè)算起，我國全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)歷時26年之久。

衛(wèi)星能源系統(tǒng)是衛(wèi)星的關(guān)鍵分系統(tǒng)之一，被譽為衛(wèi)星的“生命線”。如果把衛(wèi)星在太空中的“活動”比喻成人類活動的話，那么推進系統(tǒng)相當于人的“肌肉組織”，控制系統(tǒng)相當于人的“大腦與神經(jīng)組織”，而能源系統(tǒng)相當于人的“心臟與血液循環(huán)組織”，為大腦和肢體提供能量。

衛(wèi)星電源分系統(tǒng)的設(shè)計是一個復(fù)雜系統(tǒng)工程，不但要考慮電源各部分的參數(shù)設(shè)計，還要考慮電氣設(shè)計、電磁兼容設(shè)計、安全性設(shè)計、熱設(shè)計等方面。因為任何方面，哪怕是極微小的疏忽，都有可能導致整個衛(wèi)星電源分系統(tǒng)甚至整顆衛(wèi)星的崩潰。

據(jù)了解，在北斗三號組網(wǎng)衛(wèi)星研制過程中，以中軌道衛(wèi)星為例，配置了雙太陽電池翼、雙蓄電池組、均衡器和電源控制器。其中太陽電池陣是衛(wèi)星的唯一供電能源，蓄電池組是衛(wèi)星儲能裝置。在北斗三號中，首次批量采用了轉(zhuǎn)換效率達到世界先進水平的三結(jié)砷化鎵太陽能電池，能和太陽能帆板的尺寸充分匹配，極大提高了衛(wèi)星“吸收”太陽能的效率。

在儲能方面，北斗衛(wèi)星采用的鋰離子蓄電池組已達到國際先進水平。北斗三號衛(wèi)星鋰離子蓄電池組的成功應(yīng)用，也開啟了鋰離子蓄電池組中高軌道應(yīng)用的新局面，滿足了北斗衛(wèi)星儲能電源能量密度高的需求，讓衛(wèi)星上的各種儀器設(shè)備等有效載荷更有“活力”。

在太空獲取電力來源的渠道非常有限，為了確保衛(wèi)星上各種儀器的電能供應(yīng)，現(xiàn)在大部分的衛(wèi)星都是采用太陽能系統(tǒng)供電。早期航天器上的太陽能電池，是設(shè)置在航天器的外表面上，類似于貼片式。

我國發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”并未使用太陽能技術(shù)，因為當時關(guān)于太陽能帆板的相關(guān)技術(shù)并不成熟。早在1968年，中科院半導體所的科研團隊就開始了批量生產(chǎn)航天任務(wù)所計劃的太陽能電池片。不過，出于穩(wěn)妥考慮，任務(wù)和技術(shù)方案有所變化，“東方紅一號”衛(wèi)星上最終沒有粘貼太陽能電池片，但這種設(shè)計結(jié)構(gòu)保留了下來�！皷|方紅一號”最終使用了銀鋅電池提供能源，但蓄電池的電量是有限的，衛(wèi)星設(shè)計壽命是20天，最后一共飛行了28天，電池耗盡、任務(wù)結(jié)束。

我國在隨后的第二年發(fā)射的“實踐一號”衛(wèi)星（基于“東方紅一號”衛(wèi)星的備用星）就使用了太陽能電池，在軌道上運行了8年，大大延長了壽命。同年發(fā)射的東方紅二號，以及后續(xù)的東方紅三號、四號衛(wèi)星均采用了太陽電池陣。

隨著航天器的不斷發(fā)展，為滿足逐漸增加的用電量需求，開始以巨大的帆板形象呈現(xiàn)。這種帆板的面積不斷增大，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)像翅膀一樣，在航天器的兩邊展開，所以太陽能電池帆板又叫做太陽翼。太陽翼利用硅和某些金屬的光電效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，然后儲存在蓄電池中以供衛(wèi)星、宇宙飛船使用。

此外，衛(wèi)星上一般還會裝有驅(qū)動機構(gòu)和太陽敏感器等裝置，它們能夠幫助太陽能帆板找到對準太陽的最佳角度，讓太陽能帆板受到較長時間和較大照射面積的陽光照射，從而獲得更多的能量。

20世紀80年代中期，光電轉(zhuǎn)化效率更高的砷化鎵太陽能電池開始用于空間系統(tǒng)。砷化鎵系太陽電池經(jīng)歷了從LPE到MOCVD，從同質(zhì)外延到異質(zhì)外延，從單結(jié)到多結(jié)疊層結(jié)構(gòu)發(fā)展變化，其光電轉(zhuǎn)換效率不斷提高。電池效率從最初的16％增加到32％，并在空間系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。

不過，傳統(tǒng)的砷化鎵晶片制造技術(shù)成本居高不下，限制了砷化鎵太陽能電池更廣泛的應(yīng)用。目前，科學家們正在研究在太空中使用硅太陽能電池替換成鈣鈦礦太陽能電池。

如今，太陽能發(fā)電在太空發(fā)展進程中擔當重要角色，更是航天發(fā)展不可或缺的一部分。大規(guī)模開發(fā)利用空間太陽能，將極大地提高經(jīng)濟發(fā)展的速度和質(zhì)量，從而導致新的技術(shù)革命，甚至產(chǎn)業(yè)革命。

未來，期待有更多的太陽能“黑科技”運用在空間技術(shù)上，同時，希望這些技術(shù)能早日降低成本，實現(xiàn)高科技的“民用”化，讓大家都能用上更便宜、更清潔的電能！