因此,絕大多數衛星目前都采用太陽能電池。而且考慮到使用時間和重量的標記效益,這種利用半導體材料的光電效應,可以工作幾年甚至幾十年的供能設備,自然就成為了航天器的首選。
早期的衛星由于把太陽能電池,貼在衛星星體的表面,面積較小,發電功率不高。現在數以萬計的太陽能,電池片貼在面積很大的板上,整塊太陽能電池板安裝在衛星星體外面,發電功率大大提高了。
更何況不止如此,現在開始廣泛采用砷化鎵材料,不像早期用半導體硅做成的太陽能電池片,而且光電轉換效率高,能達到20%以上。
中大型衛星為了進一步增加太陽能電池片數量,多采用由數塊太陽能電池板連接而成的太陽翼。由于火箭裝不下太大,在發射時太陽翼處于折疊狀態,火箭與衛星分離后再展開。
不少后發射的衛星上的太陽翼采用了先進技術,為了使太陽翼總是朝向太陽,以獲取最大的電能:一是裝有帶著太陽翼轉動的驅動機構;二是用太陽敏感器控制驅動機構轉動太陽翼來捕獲太陽的方位,為衛星提供充足的能源,使太陽光盡可能垂直于太陽翼。
當然,還有非常重要的一點就是:我們國家在光伏設備上的研發是投入了巨資的,而且取得了不菲的成果,前些年歐美國家對我國的光伏產業征收重稅,就是因為我們相對于他們來說,已經形成了技術優勢,產能優勢和價格優勢。
“不過太陽能發電雖然好處很大,但是依然有很多的問題,這些問題在衛星上的表現還不是特別嚴重,但是在空間站和對月探索器,甚至火星探測器上,問題就很大了。”
“太陽能發電板由于只是起到一個能量轉換器的作用,本身并不具備任何能量,這就意味著他對環境的要求是非常高的,在背陽面是沒有辦法提供能量的,只能依靠自帶的電池組。”
“首先,對于空間站來說,只用一套供電系統,這是非常危險的,就算是通過蓄電池能夠分攤一些風險,但是蓄電池能夠提供的能量還是太少了,畢竟一旦出現問題的話,我們要組織人力物力進行救援的話,這個時間往往是以月來計量的,蓄電池可支持不了那么長時間。”
“至于增加蓄電池的數量...理論上確實可以這樣做,但是那個成本將會是個天文數字,而且大量使用鋰電池的話,安全性也是個問題!”
“而對于月球探測器來說,由于月球表面的環境是相對惡劣的,月球車如果背著一個大大的太陽翼,那么它出問題的概率就會大大增加,而且還會造成行動上的不便。”
“第三個就是火星探索項目了,除了會遇到和月球探測器相似的問題之外,它還有一個非常嚴重的問題,那就是光照的不足,火星的光照強度只有我們地球的40%,那就意味著如果用光伏發電設備的話,探測器需要攜帶的光伏發電板重量就會大大增加,這肯定是非常不劃算的。”
王司長一邊介紹自己遇到的問題,一邊看著王峰的反應。核能電池,或者說同位素電池,這并不是什么新奇的東西。早在幾十年前美蘇展開太空爭霸的時候,就用過這個玩意兒,而且那個時候的溫差發電也遠不像現在這么成熟,現在我們已經邁進了16%的大關,那個時候只有4%而已。
而且有趣的是,當時老美用的钚238也是從老毛子手里買的,因為老毛子的钚比他們自己生產的要便宜!