[科普中国]-人造卫星的电源：为卫星提供能量的源泉

取之不尽、用之不竭的能源就是太阳能了。卫星上的电源有化学电源和核电源、太阳能电池电源等多种类型。目前，绝大多数卫星都采用太阳能电池。

人造卫星上用什么电源

电源对于卫星来讲必不可少，人造卫星上许多的电子设备都需要用电，不少出现故障的卫星，是因为电源失灵而造成的。卫星电源用于产生、变换电能和存储，由电能存储、电源电压变换、发电、电源功率调节等装置组成。电源功率随着卫星技术的发展，也在不断提高，已从最初的几十瓦增加到十几千瓦。

卫星上的电源有化学电源和核电源、太阳能电池电源等多种。取之不尽、用之不竭的能源就是太阳能了，因此，绝大多数卫星目前都采用太阳能电池。这种电池利用半导体材料的光电效应，可以工作几年甚至几十年。早期的卫星由于把太阳能电池，贴在卫星星体的表面，面积较小，发电功率不高。现在数以万计的太阳能，电池片贴在面积很大的板上，整块太阳能电池板安装在卫星星体外面，发电功率大大提高了。

现在开始广泛采用砷化镓材料，不像早期用半导体硅做成的太阳能电池片，光电转换效率高，能达到20%以上。中大型卫星为了进一步增加太阳能电池片数量，多采用由数块太阳能电池板连接而成的太阳翼。由于火箭装不下太大，在发射时太阳翼处于折叠状态，火箭与卫星分离后再展开。不少卫星上的太阳翼采用了先进技术，为了使太阳翼总是朝向太阳，以获取最大的电能：一是装有带着太阳翼转动的驱动机构；二是用太阳敏感器控制驱动机构转动太阳翼来捕获太阳的方位，为卫星提供充足的能源，使太阳光尽可能垂直于太阳翼。

人造卫星使用了太阳能电池板

化学电池用在人造卫星上了吗

太阳能电池具有重量轻、寿命长的优点。但太阳能电池有致命的缺点，必须在太阳光的照射下才能有效，当卫星进入太阳照不到地球的阴影区，太阳能电池怎么办？

可以把蓄电池组、太阳能电池组成太阳能电池阵——蓄电池组电源。卫星在日照区时，太阳能电池阵一方面向蓄电池组充电，把电能储存起来，一方面给卫星上的设备供电；由蓄电池给飞到阴影区时卫星的设备供电。就像我们使用的太阳能路灯一样。这些蓄电池有不少种类，不过都是化学电池，如我们日常用的锂电池和镉镍电池，性能主要用比能量的大小来衡量。电池的比能量越高性能就越好，比能量就是：单位重量的电池能够产生的电能。锂电池的比能量为200～500瓦时/千克，镉镍电池的比能量为55瓦时/千克，所以，锂电池前景更广阔。

燃料电池有时也用在卫星上，贮存在燃料中的化学能，经过化学反应可以转变成电能。比如，氢氧燃料电池，利用氢和氧的“燃烧”来产生热能发电。不管使用何种蓄电池，它们的比能量总的来讲都比较低，因为受到重量的限制，所以使用寿命不能太长。

锂电池和太阳能电动飞机

目前人造卫星为什么很少使用核电源

全球目前已建立了多座核电站。那么，在人造卫星上可以使用核电源吗？按理说是可以使用核电源的。它是将放射性同位素“蚁变”或核裂变时所释放的热能，通过热电转换器件转换成电能的发电装置。使用核电源能克服化学电池、太阳能电池的不足。空间核电源与太阳能电池阵——蓄电池组电源相比，环境适应能力和生存能力强，有单位质量功率大、不受尘埃、成本低、不依赖太阳能、高温和辐射等因素影响的优势。

采用核电源的卫星外部还有最大的优势是，没有大面积太阳能电池阵，在低轨道飞行时受太空中残存大气阻力影响也较小，可以减轻负重。卫星上用的核电源，主要由热电转换装置、热源和散热器等组成。热源有核反应堆和有放射性同位素源两种，热电转换装置有热离子二极管和温差热电偶等多种，用不同的热电转换、热源装置能组成不同种类的核电源。已进入实用阶段的目前有，核反应堆热离子发电器、放射性同位素温差发电器两种。前者发电功率为几千瓦至数十千瓦，后者发电功率为几十瓦至几百瓦。核电源也存在人无完人，金无足赤，有一些明显的缺陷。比如，要求在卫星上使用核电源时，对卫星上的仪器设备采用辐射屏蔽措施，这样卫星的质量就增大了。另外，核电源的价格昂贵，不安全是最大的障碍，如果核电源的卫星发生故障而泄漏，太空和地面会造成污染。

“宇宙954号”核动力卫星在1978年1月24日，发生故障而自然陨落，未燃尽的带有放射性的卫星碎片散落在加拿大境内，造成巨大的恐慌和严重的污染。所以，人造卫星已不再用核电源，太阳能电池阵——蓄电池组电源已能满足各种人造卫星的需求。

目前核电源主要用在远离地球的木星、土星等深空探测器上。即使这样也会引起人类的担忧，万一返航失败，将会对人类造成更大的恐慌。

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