科普：我們的“翅膀”向太陽(yáng)——為啥有的衛(wèi)星只有一個(gè)太陽(yáng)翼？

新華社北京12月15日電（記者 白國(guó)龍）最近，中國(guó)發(fā)射的最先進(jìn)的靜止軌道氣象衛(wèi)星“風(fēng)云四號(hào)”一升空就引發(fā)廣泛關(guān)注。這顆衛(wèi)星能觀測(cè)風(fēng)云溫濕，預(yù)警冰雪雨霧，還能秒拍500張圖“捕捉”閃電。但這顆重約5.4噸的人造衛(wèi)星只有一側(cè)有“翅膀”，這是為什么呢？

鳥兒的翅膀能幫助它們翱翔，衛(wèi)星飛行在接近真空的外層空間，它的“翅膀”不是用來(lái)飛的，而是太陽(yáng)翼，也叫太陽(yáng)能電池板，是為衛(wèi)星提供電力的。目前，航天器上的太陽(yáng)能電池多采用單結(jié)或三結(jié)砷化鎵制成，其轉(zhuǎn)化效率最高在30%左右。

一般的空間飛行器都采用對(duì)稱太陽(yáng)翼的設(shè)計(jì)，這樣有利于衛(wèi)星在空間保持姿態(tài)的穩(wěn)定。而“風(fēng)云四號(hào)”與早前的“風(fēng)云三號(hào)”氣象衛(wèi)星，因裝載的紅外探測(cè)儀對(duì)溫度的變化極為敏感，需要對(duì)其進(jìn)行降溫以保證探測(cè)的精確性。當(dāng)太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)帆板上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生紅外輻射的反射，影響衛(wèi)星定標(biāo)精度和制冷效果，所以采用單太陽(yáng)翼的設(shè)計(jì)。

中國(guó)航天科技集團(tuán)公司八院805所太陽(yáng)電池翼副主任設(shè)計(jì)師王威介紹，星上各類載荷的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)都可能使太陽(yáng)翼產(chǎn)生微小晃動(dòng)，這種晃動(dòng)傳遞給衛(wèi)星可能會(huì)干擾其觀測(cè)的精準(zhǔn)性，所以風(fēng)云四號(hào)的太陽(yáng)翼采用了比較特殊的“Ｔ”構(gòu)型，以縮短太陽(yáng)翼質(zhì)心和衛(wèi)星的距離，減小太陽(yáng)光壓的積累。

為了確保衛(wèi)星“不發(fā)抖”，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院502所的專家還專門研究了單翼布局衛(wèi)星和地球同步軌道空間環(huán)境的作用規(guī)律，提出了“自適應(yīng)角動(dòng)量管理技術(shù)”，使衛(wèi)星能自主診斷快速調(diào)整，更平穩(wěn)地飛行。

專家說(shuō)，太陽(yáng)翼的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)衛(wèi)星的功率需求來(lái)確定的。太陽(yáng)翼發(fā)電面積越大、轉(zhuǎn)換效率越高，衛(wèi)星獲取的能源就越多，可裝載的設(shè)備也就越多。

不僅衛(wèi)星有“翅膀”，我國(guó)第一輛月球車“玉兔”也擁有一對(duì)可以反復(fù)收展的太陽(yáng)翼，其中一側(cè)會(huì)像“蓋被子”一樣在月夜時(shí)收起，幫助“玉兔”熬過(guò)最低溫度達(dá)零下180攝氏度的月夜。

和“玉兔”類似，我國(guó)正在研制的火星車的能源獲得也靠太陽(yáng)能，而它有4個(gè)“大翅膀”。

據(jù)中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)工程火星探測(cè)器總設(shè)計(jì)師孫澤洲介紹，由于火星距離地球最遠(yuǎn)4億公里，距離太陽(yáng)更遠(yuǎn)，光照強(qiáng)度小，而且火星大氣對(duì)陽(yáng)光有削減作用，同樣的面積下，火星接受太陽(yáng)光的能量只有月球表面的40%。火星車能源供給比月球車更困難，所以火星車比“玉兔”多設(shè)計(jì)出兩個(gè)“翅膀”。