航天器电源系统

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。

图书名称：《航天器电源系统》

作者：（美）帕特尔（Patel,M.R.）著；韩波等译

出版社：中国宇航出版社

出版时间： 2010年11月

ISBN：978-7-80218-794-8

在过去的十年中，本书作者开设了一门为期3天的关于航天器电源系统的继续教育课程，在此基础上形成本书。书中的素材主要是基于作者在通用电器公司（GeneralElectric）空间设计部门和洛克希德·马丁公司（LockheedMartin）的空间系统部门所做的项目设计和深入研究。

航天器电源系统在最近十年中经历了巨大的发展，并将持续快速发展下去。适合工程技术人员使用的设计和分析方法已逐渐成为各个公司的需要。除了各种有限的会议出版物和一些零星书籍的部分章节涉及到这个庞大的学科之外，目前没有任何一本书可以覆盖整个航天器电源系统的内容。电源系统的设计、分析和使用的各个方面都详尽地囊括在本书当中，这是其他书所不具备的。书中涵盖了能量转换、能量储存、功率调节、能量管理和运行操作的基础知识，这些都将帮助工程技术人员在进行各种航天器电源系统的设计和使用时占尽先机。

本书对航天器电源系统的设计和开发人员、机械和航空学工程师、总工程师和项目管理者都有重要的帮助，可以直接作为参考书进行查阅，也可以作为本科或研究生的教材。本书读者应具备大学以上水平的物理学和数学知识。尽管航天器电源设计因为往往和具体任务相关而具有特殊性，书中还是针对某一类卫星列举出了一些数据和曲线的代表值或平均值。

本书涵盖了航天器电源系统的各个方面，共27章，分为4篇。

第1篇：卫星概述、空间环境及其影响、电源系统的选择、光伏电池系统、电源系统要求以及迭代设计。

第2篇：太阳电池阵、化学电池、电源电磁学、配电电缆、过载保护以及辅助设备。

第3篇：电源管理、动态性能和稳定性、电磁匹配、电子静态放电、可靠性、降额、总装和测试。

第4篇：诸如用于星际、深空探测的放射性同位素温差电源等特种电源、具有交流发电机的高电压/大功率热动力系统、电推进、储能飞轮和超导、燃料电池及微波束能量卫星。

由于书中提供的数据有多种来源，所以同时使用了国际单位和英制单位。本书给出了详细的单位转换表以及空间领域常用的专业术语缩写对照表。