7月27日，北京商报记者从银河航天获悉，银河航天灵犀03星堆叠压紧分离机构在轨分离成功，柔性太阳翼已展开，在轨运行顺利，QV天线成功解锁并展开到位，正在进行卫星平台测试。
就在四天前，2023年7月23日10时50分，我国在太原卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将银河航天灵犀03星发射升空。卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。
(资料图)
不同于常见的卫星，银河航天灵犀03星是一颗平板式的卫星，是我国首款使用柔性太阳翼的卫星。柔性太阳翼是什么？会给我国航空航天发展带来哪些价值？北京商报记者就此对话了银河航天专业总师杨巧龙。
超薄“翅膀”
银河航天灵犀03星颠覆了传统卫星设计思路和物理形态，采用平板式、开敞的构型，将所有单机设备直接平铺外挂在卫星平板结构上，这样可以大幅节约空间、充分利用火箭的运载能力。此次发射银河航天灵犀03星完成了平板卫星堆叠分离技术国内首次在轨验证。
银河航天灵犀03星总指挥胡照向北京商报记者介绍，银河航天灵犀03星借鉴了汽车底盘整体铸造的设计理念，并采用一体化、高集成的综合电子技术，易于卫星的批量生产，可以缩短卫星研制周期、提高卫星星座的组网效率，在完成相关技术验证后未来将计划实施一箭多星发射。
尤为值得注意的是，为了更大程度地减少体积，银河航天灵犀03星使用了柔性太阳翼，这也是我国首颗采用柔性太阳翼的卫星，此前我国只有在空间站上使用过这种技术。
杨巧龙告诉北京商报记者，银河航天灵犀03星采用的“柔性的翅膀”非常薄，单层柔性太阳板厚度仅1毫米左右，它可以像古代的“奏折”一样折叠，装在火箭里时，为折叠状态，主体厚度仅为不到5厘米；在轨工作时，“翅膀”拉开长度约9米，宽度超过2.5米。
据悉， 柔性基板可以大幅压缩太阳板的厚度，实现包络小、重量轻、模块化的优点，同时柔性太阳翼的技术复杂度要明显高于刚性太阳翼。
“不同于刚性太阳翼，柔性太阳翼的太阳板（太阳板=基板+电池片+电缆）之间是面对面、背对背压在一起的，刚性太阳翼的太阳电池是相互隔开的。” 杨巧龙介绍，为了抵抗发射段力学载荷，需要有两块刚性蜂窝板将柔性太阳板“夹紧”，其太阳电池的压紧防护技术是刚性太阳翼所不涉及的而且是十分重要的，另外，柔性太阳翼通常要采用直线展开机构来拉伸多个柔性太阳板，而且要控速防止展开冲击过大。这相比刚性太阳翼的“刚性蜂窝板+弹簧驱动的铰链”配置要复杂很多。
能源之选
要想提高航天器的功能，能源保障首当其冲。
当前，卫星等航天器上的能源来源有三种：一是蓄电池，二是太阳能，三是核发电。杨巧龙介绍，在早期对于航天器功能要求不高的阶段，通过蓄电池提供能源足够使用。1970年，中国发射了第一颗人造卫星“东方红一号”，形状类似于大铁球，它一个“翅膀”也没有，因为这颗人造卫星的设计工作寿命仅有20天，只需要银锌电池提供20多天的电量即可。“今天，航天器的功能越来越强大，寿命越来越长，也就需要更多的能源，以最高效的氢氧燃料为例，满足2千瓦级别的卫星在轨工作三年需要燃料超过10吨，而2千瓦级卫星本身重量也就1吨左右。同样，仅靠携带蓄电池更不能满足用电需求。因此，在轨获取能源最常用的方式是太阳能电池供电。”
早期使用体装式太阳电池阵进行供能，随着功率需求的不断提升，太阳电池阵的面积需求远超卫星星体表面面积，展开式太阳电池阵就成为必然选择，也就是给航天器提供能源的“翅膀”。据杨巧龙介绍，通常来说，上述“翅膀”贴有半导体硅电池片或砷化镓电池片，可以把太阳光的光能转换成电能，持续地为航天器提供充足的能源，面积越大，功率越高，航天器能干的活儿就越多。
在过去的60多年里，“翅膀”不断地随着需求牵引升级，当前，全球各大航天公司也纷纷开展“翅膀”的通用化和批产化工作，并加速各型柔性“翅膀”的研发。“随着技术的发展，有望给航天器安装上更轻盈、更高效、更柔软的‘翅膀’。” 杨巧龙表示，“空间太阳能属于绿色清洁和可再生的能源，如果可以通过航天器的巨大、高效‘翅膀’在太空翱翔，吸收太阳能转化后源源不断地传输给地面、其他航天器甚至地外行星基地，那就不仅有望解决地球的能源问题，也有望为星际探索提供能源保障。”
此外，据杨巧龙介绍，在太空中，通过调整“翅膀”的姿态、设计航天器的轨道，可以使空间太阳能电站无论四季变换还是昼夜变换都在发电，综合光强是地面的6倍以上。今天，美国、英国、日本、欧洲和我国等国家和地区相继提出了“空间太阳能电站”的概念，并且开始论证可行性。
杨巧龙认为，未来航天器的“翅膀”将不仅可以为航天器提供充足的能源支持，还有望组成“空间太阳能电站”，为全球提供真正取之不尽用之不竭的能源解决方案，是人类能想象到的能源利用形式最优解之一，“未来星际旅行和太空家园建设不再遥远”。
加速卫星互联网建设
能源之外，加速卫星互联网建设也是柔性太阳翼的重要价值之一。2020年4月，卫星互联网作为通信网络基础设施的代表之一，首次被纳入新基建信息基础设施的范畴，标志着卫星互联网建设已经上升为国家战略性工程。
根据英国科学新闻网站7月17日报道，大视野研究公司的一份报告显示，2022年，卫星互联网市场的规模为82.3亿美元，预计到2030年将达到225.7亿美元。到这个十年末，全球卫星互联网用户数量将从2020年的4300万增至1.1亿。
此前，埃隆·马斯克和太空探索技术公司（SpaceX）带头创建了名为“星链”的高带宽卫星互联网服务。截至2023年5月，“星链”系统涵盖了在近地轨道运行的4000多颗卫星并在全球拥有大约150万用户。不过，资料显示，尽管“星链”取得了成功，但它的市场份额仅为3.5%左右，预计未来的增长将由非洲、亚洲、拉丁美洲等地的发展中国家推动。
在我国，银河航天作为我国首个商业航天及卫星互联网领域的独角兽企业，柔性太阳翼的应用则将进一步助力其加速低轨卫星星座建设。杨巧龙介绍，新型柔性太阳翼与平板堆叠式卫星完美契合，既满足了平板堆叠的包络需求，又让卫星更加轻巧的同时保证大功率输出，更能大幅节约发射成本，提高卫星星座的组网效率，有助于加速卫星互联网部署。“这种‘柔性翅膀’具有包络小、重量轻、模块化等特点，更易于收纳，同样质量下面积更大，可以吸收更多太阳能，适合卫星大批量堆叠发射，对加速卫星互联网建设具有重要意义。”
不过，柔性太阳翼技术更为复杂，且相对而言更为先进，但并非适合于所有航天器。杨巧龙表示，柔性太阳翼通常更适用于对包络要求严格、功率需求大的航天器。
“功率需求越大、包络越紧张的航天器对柔性太阳翼的需求就越强烈。” 杨巧龙表示，“因此对于小功率的小卫星，使用柔性太阳翼的并不多，也不必一定用柔性太阳翼，因为获得收益与成本相比优势不明显，现在阶段小功率的小卫星用刚性太阳翼是一个最优的选择，实际上，银河航天也在积极开发各类刚性太阳翼产品。”
此外，杨巧龙表示，后续随着更多的技术验证，比如银河航天灵犀03星的在轨验证，也会给柔性太阳翼在更多大卫星上的使用带来有益的经验。
北京商报记者 金朝力 冉黎黎
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