什么是航天器电源系统?

[拼音]：hangtianqi dianyuan xitong

[外文]：spacecraft power system

航天器中用于产生、贮存和分配电能的各种装置。多数航天器工作时间较长，要求电源的容量较大，电源重量约占整个航天器重量的15％～25％。这些电源按能源不同分为:化学电源、太阳电池电源和核电源三类，其输出电流经过变换器、稳压器实现电压／电流变换、变频、稳压，实现对地电绝缘和电源母线保护，同时消除来自电源母线的瞬态变化和电噪声对用电设备的影响。配电器完成供电的分配。

航天器电源系统的选择决定于用电系统的工作寿命、负载特性和负载要求（平均负载和峰值负载）、太阳辐照情况、工作环境、重量、体积和结构等。

早期发射的卫星多用化学电源，如锌汞电池、锌银电池、镉镍电池。锌汞电池放电电流小，工作电压不平稳。镉镍电池能输出较大的功率，但比能量略低。50～60年代的科学试验卫星、空间探测器和返回型卫星多采用锌银电池，它的放电电流和比能量都很大（见火箭电源），是短期飞行航天器的主要电源。载人飞船和航天飞机多采用氢氧燃料电池，这种电源每组电池峰值功率高达12千瓦，无维护工作时间可达2500小时，并具有多次起动和停机功能。镉镍电池、镉银电池和镍氢电池常用作为太阳电池阵的蓄能器。

在地球外层空间，太阳辐射强度（1360瓦／平方米）为地面的1.3～1.7倍。采用太阳电池可减轻航天器重量，但必须与蓄电池一起组成太阳电池阵－蓄电池组电源系统(见太阳电池阵电源系统)才能解决航天器进入阴影区时的供电问题。这种电源系统的工作寿命可长达10年，是地球轨道航天器最常用的电源。世界上已发射的航天器中用这种电源的约有60％，其中输出功率最大的达23.2千瓦，太阳电池阵面积达266平方米。在空间探测器的飞行过程中，太阳光强会发生明显的变化，影响太阳电池阵发电，在没有阳光或光强极弱的场合不能使用这种电源，它仅限于在1.5个天文单位内飞行的行星际探测器上使用。

航天器所用的核电源有放射性同位素温差发电器、核反应堆温差发电器和热离子发电器，它们都是利用原子核的突变（裂变或衰变）所释放的能量来发电的。这些能量以热的形式输出，由热电转换器转换成电能。这种核电源寿命长、工作可靠、对核辐射、强带电粒子场和微流星轰击等的承受能力较强，常用于行星际探测器和部分军用卫星。核电源价格昂贵且不安全。1978年和 1982年苏联的“宇宙”954号和“宇宙”1402号卫星再入大气层后造成了放射性污染。美、苏等国仍在继续研制千瓦和数百千瓦级的核电源，以满足功率消耗日益增长的需要。高效太阳电池、聚光太阳电池和反应堆核电源正在发展中。