不懼遠征，揭秘天問二號小行星探測之旅的“能量底氣”
來源： 澎湃新聞
2025-05-29 15:39:00
點火升空。本文圖片均為 中國航天科技集團 供圖
5月29日1時31分，長征三號乙運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火起飛，將天問二號探測器精準送入預定軌道，發(fā)射任務取得圓滿成功。天問二號任務計劃對小行星2016HO3進行探測、采樣并返回地球，此后對主帶彗星311P開展科學探測。
天問二號任務示意
澎湃新聞記者從中國航天科技集團八院（又稱上海航天技術(shù)研究院）獲悉，八院811所承擔了天問二號的一次電源分系統(tǒng)的研制任務。天問二號的能量供給具備兩大關(guān)鍵特點：高自主性和高可靠性。這就如同為一位即將遠行的探險家準備了充足且智能的行囊，確保其能夠應對旅途中的各種挑戰(zhàn)。
天問二號此程充滿了挑戰(zhàn)，它需要飛往遙遠的深空，為了確保充足的能量供給，天問二號在前往小行星的旅程中，其太陽電池翼時刻保持朝向太陽，以獲取充足的能量。但在漫長的星際旅行中，探測器與太陽的距離不斷變遠，接收到的太陽光強也會隨之減弱。
據(jù)八院介紹，為了擺脫環(huán)境特性對能量變化造成的影響，天問二號首次在我國深空探測領(lǐng)域創(chuàng)新性地應用了串聯(lián)型拓撲結(jié)構(gòu)電源控制器。這項新技術(shù)賦予了探測器能源管理高度的自主性，它就像電源的“最強大腦”，能夠自主根據(jù)探測器上負載的實時需求，智能調(diào)節(jié)太陽電池翼的輸出功率，真正實現(xiàn)“用多少，取多少”的精準供電，保證探測器內(nèi)部能量平衡。與以往的控制方式相比，這種高度自主的能源管理不僅顯著減少了控制器的發(fā)熱量，還為“寸土寸金”的深空探測器成功“瘦身”。
為了更好地助力探測器執(zhí)行任務，天問二號提供了兩條獨立的供電母線：一條高壓母線專門為電推進系統(tǒng)供電，另一條低壓母線則負責其他負載平臺的能量需求。八院研制團隊在方案設(shè)計、初樣研制和正樣生產(chǎn)階段，開展了大量的聯(lián)合試驗，不斷優(yōu)化隔離技術(shù)和保護策略。
在天問二號的旅程中，太陽電池翼是主要的能量來源，負責將光能轉(zhuǎn)化為電能，源源不斷地為探測器供電。而鋰離子蓄電池也扮演著重要的角色，在探測器發(fā)射升空、軌道調(diào)整、中途修正以及關(guān)鍵的采樣等環(huán)節(jié)，將與太陽電池翼“輪流值班”，確保探測器每一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)都能正常工作。
然而，對于太陽電池翼來說是“面朝太陽”的愜意旅程，對于鋰離子蓄電池來說卻是一場“熱辣滾燙”的考驗。
這是我國深空探測領(lǐng)域第一個需要應用超長壽命鋰離子蓄電池的型號。與以往不同的是，天問二號的鋰離子蓄電池在軌絕大部分時間都處于存儲狀態(tài)。在漫長的任務周期中，鋰離子蓄電池的充放電次數(shù)屈指可數(shù)。
為了確保蓄電池在使用周期里始終保持最佳性能，八院研制團隊選用了長壽命高可靠鋰離子蓄電池，該型電池已成功通過中國空間站等多個航天型號的“考核”。八院研制團隊開展了不同放電深度下的壽命試驗和不同高溫條件下的存儲試驗。