嫦娥五號探測器24日凌晨從中國文昌航天發(fā)射場出發(fā)了，開始“探月之旅”。“嫦娥五號”的月球探測任務(wù)中，探測器所需能源超過了中國此前任何一項(xiàng)月球探測、深空探測任務(wù)，嫦娥五號的電源如何保證?
嫦娥五號探測器為四器組合體設(shè)計(jì)，由著陸器、上升器、軌道器、返回器4個(gè)部分組合而成。中國航天科技集團(tuán)八院承擔(dān)了軌道器、著陸器及上升器3個(gè)部分的電源產(chǎn)品研制任務(wù)。
嫦娥五號需要一次性完成“繞、落、回”三個(gè)目標(biāo)，“身負(fù)重任”，因此，提高太陽電池陣和鋰離子蓄電池組的能源供給能力，是研制人員需要解決的重要問題。
作為探測器電源系統(tǒng)的“大腦”，電源控制器經(jīng)歷了一次從PCU到PCDU的升級。嫦娥五號電源產(chǎn)品主任設(shè)計(jì)師鄭磊介紹，從PCU到PCDU，在于從單一功能向多功能的升級。在嫦娥三號、嫦娥四號任務(wù)中，電源控制器只包括功率調(diào)節(jié)模塊，嫦娥五號則集中了功率調(diào)節(jié)模塊、配電模塊、火工品控制模塊、智能接口單元等幾個(gè)功能，實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能在探月工程上的首次應(yīng)用。
“為了提高太陽電池陣發(fā)電功率，我們給自己設(shè)定了目標(biāo)，在太陽電池陣的正面，確保貼片面積達(dá)到最大化”，嫦娥五號太陽電池電路技術(shù)負(fù)責(zé)人陳城介紹說。但在探月任務(wù)中，太陽電池帆板面積受到嚴(yán)重限制，同時(shí)，不同于普通衛(wèi)星，探測器本身的構(gòu)型決定了帆板的不規(guī)則形狀，嫦娥五號的太陽電池帆板有三角形和多邊形等多種形狀?；迕娣e小，且奇形怪狀，怎么處理?
陳城介紹，一般的衛(wèi)星型號，研制人員設(shè)計(jì)太陽電池電路時(shí)，僅采用單一尺寸的太陽電池。針對嫦娥五號，研制人員打破常規(guī)思路，采用多種尺寸的電池進(jìn)行混合布片，讓布片效率達(dá)到了91%以上，這比常規(guī)產(chǎn)品高了5%至10%。同時(shí)，嫦娥五號選擇更高效率的太陽電池。嫦娥三號和嫦娥四號的太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率分別為28.6%和30.84%，嫦娥五號則達(dá)到了31%以上。經(jīng)過努力，嫦娥五號太陽電池板單位面積下的輸出功率不僅在產(chǎn)品研制時(shí)，即使在現(xiàn)在，都是中國國內(nèi)最高水平。
“比能量”是鋰離子蓄電池的重要性能指標(biāo)之一，數(shù)值越高，單位體積或重量可以存儲的能量越多。嫦娥五號鋰離子蓄電池主管設(shè)計(jì)師王曉銳介紹，研制人員將嫦娥五號相關(guān)產(chǎn)品的蓄電池重量“比能量”提高至195Wh/kg(瓦時(shí)每千克)。這個(gè)數(shù)值，是目前航天用鋰離子蓄電池“比能量”的最高值。
