近日,中国在太原卫星发射中心成功发射了“卫星互联网低轨04组”卫星,标志着中国在卫星互联网领域迈出了关键一步。这些卫星如何在太空中持续运行并获取能量?答案就藏在“薄如纸片”的太阳翼之中。记者探访了银河航天方舟实验室,揭秘了卫星的“充电宝”——柔性太阳翼,以及如何让卫星在太空中“吃饱喝足”的秘密。
太阳翼是航天器的能量之源,它吸收太阳能后转化为电能,为卫星提供持续的动力。我国空间站采用的柔性太阳翼,不仅更加轻便,而且展开面积更大、功率重量比高,能够更有效地满足实验舱内科学仪器的使用和航天员的生活用电需求。目前,天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱各配备了2套大型柔性太阳翼。即便如此,为了空间站能够长期稳定地运行,神舟十七号的航天员们还是出舱进行了极具挑战性的工作,在机械臂和队员的协同配合下,完成了对核心舱太阳翼的精细维修。
柔性太阳翼的发明,不仅加速了卫星互联网的建设,也在商业航天领域掀起了一场革命。银河航天公司研制的“灵犀03”星,是第一颗将新型柔性太阳翼与平板式通信卫星完美结合的代表。这颗卫星的太阳翼展开有9米长,而全部收拢后的主体厚度还不到5厘米,堪称“纸一样薄”的太空电池。这种技术不仅提升了卫星的能源利用效率,也为未来卫星的轻量化和小型化提供了可能。
在地球上的科技探索中,类似“纸一样薄”的能源技术也取得了重要进展。例如,麻省理工学院在2010年就展示过他们研发成功的微型太阳能电池,而如今,一款名为“Solar Paper”的太阳能充电器,三围尺寸仅为9cm x 19cm x 1.1cm,体积和重量分别只有市场主流太阳能充电器的13%和26%,被誉为“轻如鸿毛”。这种技术不仅适用于移动设备,也为未来的便携式电子设备提供了新的思路。
在太空探索中,日本JAXA宇宙科学研究所也在研究一种“像纸一样薄”的太阳能电池,其厚度仅为1微米,甚至可以像气球一样展开,用于地球轨道卫星和外行星探测任务。这种技术的突破,意味着未来航天器可以携带更轻、更高效的能源系统,从而实现更远距离的探索。
与此同时,斯坦福大学的研究团队也研发出了一种超薄可充电电池,其厚度仅为300微米,能量密度高于现有薄型电池类型,并且在300次充电循环寿命测试中表现良好。这种电池的出现,预示着未来便携设备的厚度可能不超过一张纸的厚度,甚至可以实现可卷曲的智能手机、电子书阅读器等设备。
在材料科学领域,瑞典Linköping大学的研究团队开发了一种“电力纸”材料,厚度不到0.5毫米,却能储存相当于当前许多设备中使用的超级电容器的1法拉电容。这种材料由纳米纤维素和导电聚合物制成,只需几秒钟即可充电,且无需危险化学物质或重金属,具有防水、轻便、环保等优点。这种“纸电池”技术,可能对小型设备的能源存储方式产生重大影响。
在卫星互联网的发展中,北京高精尖产业也不断壮大,新一代可堆叠平板卫星进入最后的电性能调试,这是我国首款平板卫星,技术达到世界领先水平。这种卫星不仅具备超薄、轻便的特点,还具备强大的通信能力,为未来卫星互联网的普及奠定了基础。
随着科技的不断进步,像“纸一样薄”的能源技术正在逐步走进现实。无论是太空中的卫星,还是地面上的便携设备,这些技术都在为人类探索更广阔的世界提供着无限可能。未来,随着材料科学、电子工程和航天技术的进一步融合,我们或许会看到更多“纸”薄如翼、能量充沛的创新成果,为人类的科技发展注入新的活力。