不懼遠(yuǎn)征，揭秘天問二號(hào)小行星探測之旅的“能量底氣”
來源： 澎湃新聞
2025-05-29 15:39:00
點(diǎn)火升空。本文圖片均為 中國航天科技集團(tuán) 供圖
5月29日1時(shí)31分，長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火起飛，將天問二號(hào)探測器精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。天問二號(hào)任務(wù)計(jì)劃對小行星2016HO3進(jìn)行探測、采樣并返回地球，此后對主帶彗星311P開展科學(xué)探測。
天問二號(hào)任務(wù)示意
澎湃新聞?dòng)浾邚闹袊教炜萍技瘓F(tuán)八院（又稱上海航天技術(shù)研究院）獲悉，八院811所承擔(dān)了天問二號(hào)的一次電源分系統(tǒng)的研制任務(wù)。天問二號(hào)的能量供給具備兩大關(guān)鍵特點(diǎn)：高自主性和高可靠性。這就如同為一位即將遠(yuǎn)行的探險(xiǎn)家準(zhǔn)備了充足且智能的行囊，確保其能夠應(yīng)對旅途中的各種挑戰(zhàn)。
天問二號(hào)此程充滿了挑戰(zhàn)，它需要飛往遙遠(yuǎn)的深空，為了確保充足的能量供給，天問二號(hào)在前往小行星的旅程中，其太陽電池翼時(shí)刻保持朝向太陽，以獲取充足的能量。但在漫長的星際旅行中，探測器與太陽的距離不斷變遠(yuǎn)，接收到的太陽光強(qiáng)也會(huì)隨之減弱。
據(jù)八院介紹，為了擺脫環(huán)境特性對能量變化造成的影響，天問二號(hào)首次在我國深空探測領(lǐng)域創(chuàng)新性地應(yīng)用了串聯(lián)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電源控制器。這項(xiàng)新技術(shù)賦予了探測器能源管理高度的自主性，它就像電源的“最強(qiáng)大腦”，能夠自主根據(jù)探測器上負(fù)載的實(shí)時(shí)需求，智能調(diào)節(jié)太陽電池翼的輸出功率，真正實(shí)現(xiàn)“用多少，取多少”的精準(zhǔn)供電，保證探測器內(nèi)部能量平衡。與以往的控制方式相比，這種高度自主的能源管理不僅顯著減少了控制器的發(fā)熱量，還為“寸土寸金”的深空探測器成功“瘦身”。
為了更好地助力探測器執(zhí)行任務(wù)，天問二號(hào)提供了兩條獨(dú)立的供電母線：一條高壓母線專門為電推進(jìn)系統(tǒng)供電，另一條低壓母線則負(fù)責(zé)其他負(fù)載平臺(tái)的能量需求。八院研制團(tuán)隊(duì)在方案設(shè)計(jì)、初樣研制和正樣生產(chǎn)階段，開展了大量的聯(lián)合試驗(yàn)，不斷優(yōu)化隔離技術(shù)和保護(hù)策略。
在天問二號(hào)的旅程中，太陽電池翼是主要的能量來源，負(fù)責(zé)將光能轉(zhuǎn)化為電能，源源不斷地為探測器供電。而鋰離子蓄電池也扮演著重要的角色，在探測器發(fā)射升空、軌道調(diào)整、中途修正以及關(guān)鍵的采樣等環(huán)節(jié)，將與太陽電池翼“輪流值班”，確保探測器每一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)都能正常工作。
然而，對于太陽電池翼來說是“面朝太陽”的愜意旅程，對于鋰離子蓄電池來說卻是一場“熱辣滾燙”的考驗(yàn)。
這是我國深空探測領(lǐng)域第一個(gè)需要應(yīng)用超長壽命鋰離子蓄電池的型號(hào)。與以往不同的是，天問二號(hào)的鋰離子蓄電池在軌絕大部分時(shí)間都處于存儲(chǔ)狀態(tài)。在漫長的任務(wù)周期中，鋰離子蓄電池的充放電次數(shù)屈指可數(shù)。
為了確保蓄電池在使用周期里始終保持最佳性能，八院研制團(tuán)隊(duì)選用了長壽命高可靠鋰離子蓄電池，該型電池已成功通過中國空間站等多個(gè)航天型號(hào)的“考核”。八院研制團(tuán)隊(duì)開展了不同放電深度下的壽命試驗(yàn)和不同高溫條件下的存儲(chǔ)試驗(yàn)。