太阳翼“受伤”不要慌，神舟十七号航天员将出舱修复

当前神舟十七号“太空出差”的航天员们正在中国空间站内执行为期6个月的飞行任务。按计划，他们将面对一系列极具挑战性的任务，有一些甚至是之前没有进行过的——太空出舱维修。这是一个充满挑战的任务，也是中国空间站建设过程中必须迈出的一步。

事情是这样的，大家可能已经听说了，中国空间站的太阳翼在长期运行中遭遇了太空微小颗粒的撞击。这并不是什么新鲜事，在近地轨道有无数小碎片，这些小碎片的飞行速度很快，对于航天器来说，这些小碎片的尺寸虽然比较小，但是威胁是比较大的，如果这些小碎片与航天器发生碰撞，可能会造成航天器的损坏。

在外太空失重的情况下，完成设备的维修是很艰难的。这个过程不仅需要高超的技能和体能，还需要强大的心理素质和团队合作精神。

远的不说，在本月，美国NASA有2名宇航员进行了出舱活动，对国际空间站的太阳能电池板进行检修，结果就出现了意外——不小心弄丢了一个工具袋。当前这一个工具袋还在环绕地球轨道飞行。

什么是太阳翼？

太阳翼分为三种：神舟载人飞船采用刚性太阳翼，天舟货运飞船采用半刚性太阳翼，天和核心舱和两个实验舱采用柔性太阳翼。

中国空间站这三种不同的太阳翼覆盖了目前世界航天所有太阳翼的种类，且均由中国航天科技集团八院研制。

刚性太阳翼

刚性太阳翼是世界航天史上最早应用的可折叠式太阳翼，也是被各个航天强国广泛采用的技术方案。

刚性太阳翼指采用碳纤维面板、铝蜂窝复合材料作为基板的太阳翼，一般由1块至4块刚性基板组成，具有良好的刚度和强度；飞船入轨后，刚性太阳翼可在十几秒内一次展开到位，满足飞船的供电需求。

1999年，中国第一款应用于载人航天领域的刚性太阳翼，随神舟一号载人飞船的发射亮相太空。自那时起，刚性太阳翼23年如一日地服役于神舟飞船，如今已成为神舟飞船的“得力干将”。

半刚性太阳翼

如果将刚性太阳翼比喻为“乒乓球拍”，那么半刚性太阳翼则像“网球拍”。因为半刚性太阳翼突破了玻璃纤维网编织技术，创造性地采用了玻璃纤维网状结构，对低轨空间环境中的原子氧、等离子体有更强的防护性，设备寿命更长。

2011年，八院805所太阳翼团队成功研制中国首套低轨高压半刚性太阳翼，并首次应用于“天宫一号”，助力“天宫一号”实现了在轨7年的可靠运行。

柔性太阳翼

空间站上搭载了天文、地理、生物、医学等各类科学仪器，同时航天员的日常生活也离不开能源。传统的刚性、半刚性太阳翼，因体积、重量、功率等因素限制，无法满足空间站的能源需求。而柔性太阳翼体积小、展开面积大、功率重量比高，可为空间站提供源源不断的能源。比如梦天实验舱的柔性太阳翼全部收拢后，厚度只有18厘米，与一部手机的长度相当，仅为刚性太阳翼的1/8。目前，中国空间站共配备了2种规格的大型柔性太阳翼。

太阳翼有什么特别之处？

技术升级！供电能力强

问天实验舱太阳翼翼展超过55米，堪比半个足球场。单翼展开面积可达110平方米，相当于一套三室一厅的公寓。太阳翼配置的柔性三结砷化镓电池，供电能力在32kW以上，一天发电量足够一个普通家庭使用一个半月。无论是展开面积还是供电能力，这对“翅膀”都达到了天和核心舱太阳翼的两倍之多。

此前，神舟系列载人飞船采用了第一代刚性太阳电池阵技术，天舟系列货运飞船采用了第二代半刚性模块化太阳电池阵技术，空间站各舱段则采用第三代柔性太阳电池阵技术，天和核心舱是我国对柔性太阳翼的首次应用，这项技术在问天实验舱的应用中又有崭新突破。

二次展开！防振技术强

正因为有了柔性太阳翼这对超大“翅膀”，问天实验舱前去与核心舱对接就好像在“放着风筝开车”，太阳翼的振动会影响航天器在对接过程中的控制精度和稳定度。因此，为了尽量避免产生自激振荡等现象干扰对接，问天实验舱太阳翼采用了二次展开方案，初次展开长度约为6.5米，与天和核心舱前向对接后再二次完全展开，在使用结构滤波器的同时利用脉宽调制对太阳翼的振动进行控制，以“四两拨千斤”的方式，尽可能减少柔性太阳翼振动对交会对接任务的影响，让其在太空中“平稳翱翔”。

柔性太阳翼的展开过程不同于传统的刚性、半刚性太阳翼。首先，柔性太阳翼通过火工品爆炸进行解锁，将紧压在舱臂上的太阳翼抬升并侧展。随后，将捆绑太阳翼的“绳子”松开，即“约束释放”。最后，通过电机的控制将太阳翼慢慢向外伸展，这个过程仿佛是在“拧螺丝”，最终使太阳翼完全展开。

对日定向！能量收集

想要驱动起这两副柔性太阳翼在太空中流畅“划圈”，让它们可以全天候接收到来自太阳光的照射，并非易事。如果想象我们单手拿一把27米长的“芭蕉扇”，并以手腕为圆心做360°旋转，这就需要我们的手腕具有很强的承重能力和转动力量。而实验舱上的对日定向装置就相当于我们的手腕，它需要带动太阳翼持续旋转、稳定对日。

太阳翼采用了双轴控制，在舱体姿态不做调整的情况下，就能随时调整朝向。在太空运行中，问天实验舱的这对太阳能帆板能以最佳角度面向太阳，避免飞行过程中被其他舱段遮挡阳光。空间站在轨建造完成后，天和核心舱的一个太阳帆板将转移到问天实验舱资源舱的尾部。届时，问天实验舱将成为名副其实的“主发电站”，为组合体源源不断地供电送能。

好了，关于我们空间站这双“翅膀”就讲到这里。

相信很多人和小编一样，内心还是牵挂着神舟十七号航天乘组出舱修复太阳翼这事儿。确实，我们的空间站从首个舱段发射升空到现在，已经在轨飞行了2年多时间，每个中国人内心都有一份对遥远太空最亲近的牵挂。

不过，我们未来的目标是星辰大海，登陆月球、登陆火星……那么航天员出舱维修设备就是常态化的事情，而且随着出舱次数越来越多，相关技术、经验也会越来越成熟，所以，我们就默默地给他们打气加油，给予更多的信心和动力，期待他们的完美表现。

来源：航天科普大会