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文档简介

航天电源概述1957年，第一个人造地球卫星成功发射，自此以来，在全世界范围内，发射了包括空间探测器、卫星、空间站、载人飞船在内的超过几千颗各类航天器。在航天器的运行中，电源系统是保障航天器运行的一个重要部分，它为其他系统的工作提供电能，保障航天任务的顺利进行。随着科技的发展，人们的目光日益着眼于更遥远的太空，伴随于此航天器的载荷也逐步增长，所需要的寿命也不断延长，这对电源系统的可靠性大小、使用年限长短、功率大小、和性价比的高低等多项要素提出了更高的要求[1]。而这就要求航天电源应具有使用寿命长、能量密度大以及可靠性强的特点。目前，航天电源可按照能量来源不同划分为太阳能、化学能以及核能三种[2]。图1-1为航天电源的主要类型[3]。图1-1航天电源的主要类型[3]太阳能电池发展时间长，技术较为成熟，可长时间提供电能，在航天项目中使用广泛。但太阳能电池在深空以及星球暗面等环境下并不能提供能量，在诸如深空探索领域这种太阳能通量比较低的区域以及星表探测方面不具有优势，太阳能通量与太阳的距离的关系曲线如图1-2所示[4]。化学电池能量输出稳定、结构简单、技术成熟，可是目前的航天化学电池使用寿命短、功率小，并且受化学反应限制，在低温等条件下性能会大幅降低。在航天的应用上，核能主要有核热推进、放射性同位素电源、空间核反应堆电源，由于核反应堆温度极高，能量密度大，因此深空环境基本不会影响核反应的进行，故而可满足高比冲的核热推进以及高功率、长时间条件下的供电[5]。图1-2太阳能通量与太阳的距离[4]图1-3反映了不同空间电源的使用范围[6]。太阳能和同位素电池的使用区间较小，一般用在低功率长时间的航天任务中,化学能的使用寿命较短,而核能在空间任务中适用区间广，在诸多方面都有应用。图1-3不同空间电源的适用范围[6]因此选择将航天器的能量由核能来供应，这一选择便成为各国航天工作人员的研究方向之一，核动力航天器也成为航天大国的战略性选择。在航天任务中主要有两种方法利用核能：同位素电池和空间核反应堆电源。现阶段的航天项目中得到较多应用的是放射性同位素电池。放射性同位素电池能在恶劣环境下提供电能，具有寿命长、体积小等优点，飞行最远的美国旅行者号就是凭借所携带的三个同位素电池提供电力。但是放射性同位素电池功率较小，无法满足航天

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