《電子技術(shù)應(yīng)用》
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衛(wèi)星卷繞式柔性太陽電池陣關(guān)鍵技術(shù)研究
2022年電子技術(shù)應(yīng)用第6期
張 偉，蘭志成，吳致丞
中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所，天津300384
摘要： 太陽電池陣是絕大多數(shù)衛(wèi)星在軌運(yùn)行的唯一能量來源，針對未來6G空間通信建設(shè)衛(wèi)星星座的需求，衛(wèi)星太陽電池陣需要在輸出功率不變的情況下進(jìn)一步減小質(zhì)量和體積。卷繞式柔性太陽電池陣具有輕質(zhì)、高效、無需展開驅(qū)動等特性，成為空間太陽電池陣發(fā)展的一個重要方向。梳理了卷繞式太陽電池陣發(fā)展的歷程，介紹了國內(nèi)外卷繞式太陽電池陣的發(fā)展現(xiàn)狀，并對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行梳理，為未來6G衛(wèi)星太陽電池陣選型及卷繞式太陽電池陣的發(fā)展提供參考。
中圖分類號： TN929.5；TM914.43
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222790
中文引用格式： 張偉，蘭志成，吳致丞. 衛(wèi)星卷繞式柔性太陽電池陣關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(6)：10-13.
英文引用格式： Zhang Wei，Lan Zhicheng，Wu Zhicheng. The key technical analysis of the roll-out solar array[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(6)：10-13.
The key technical analysis of the roll-out solar array
Zhang Wei，Lan Zhicheng，Wu Zhicheng
Tianjin Institute of Power Sources，Tianjin 300384，China
Abstract： Solar array is the only energy source for the majority of satellites, in view of the great need of the 6G space communication, under the premise that the output power is constant, satellite solar arrays need to further reduce the mass and volume. Roll-out solar array has the characteristics of lightweight, high-efficiency, and no need of the unfold drive, which has become an important direction for the development of space solar arrays. This paper introduces the development process of roll-out solar arrays and the development status of roll-out solar arrays in the domestic and foreign. The key technologies are sorted out to provide a reference for the selection of 6G satellite solar arrays and the development of roll-out solar arrays in the future.
Key words : solar array；6G space communications；satellite；roll-out solar array

0 引言

    隨著航天任務(wù)的逐漸增多，低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展。衛(wèi)星通信將在6G通信中承擔(dān)重要角色[1-4]，并發(fā)揮重要作用，通過衛(wèi)星通信與地面網(wǎng)絡(luò)的融合，達(dá)到全球全域的移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋目標(biāo)，需要發(fā)射大批量的衛(wèi)星星座來實(shí)現(xiàn)天基的6G通信。

    整星負(fù)載的提高對太陽翼功率的需求越來越大，同時要求太陽翼具有更輕的質(zhì)量、更小的體積以適應(yīng)低軌衛(wèi)星大批量發(fā)射部署的任務(wù)特點(diǎn)。雖然傳統(tǒng)剛性/半剛性太陽陣仍是目前應(yīng)用最為廣泛的形式，但是其體積重量會隨著航天器載荷所需功率的增加也成正比地快速增長，較難滿足未來星座建設(shè)“一箭多星”對于衛(wèi)星太陽陣高質(zhì)量比功率及體積比功率需求[5]。針對未來大功率航天器發(fā)展需求，輕量化的柔性太陽電池陣具有較大優(yōu)勢。

    按照展開方式，空間柔性太陽電池陣可以大體分為3種，分別為：手風(fēng)琴式、扇形式以及卷繞式[6]，均采用柔性薄膜材料作為太陽陣基板。手風(fēng)琴式以“Z”形折疊的方式收攏，典型型號有國際空間站以及洛克希德·馬丁公司的LM2100衛(wèi)星平臺太陽陣。扇形展開式太陽陣展開后類似于古代的圓形折扇，太陽陣由多個三角形太陽電池毯組成，組合在一起后形成一個接近于圓形的多邊形。扇形太陽電池陣已經(jīng)在毅力號火星車、獵戶座、露西號等多個衛(wèi)星和航天器應(yīng)用。相比于手風(fēng)琴式和扇形展開式，卷繞式收攏式太陽陣(Roll-out Solar Array，ROSA)可利用薄壁伸展桿儲存的應(yīng)變能實(shí)現(xiàn)在軌展開，從而無需鉸鏈、展開驅(qū)動機(jī)構(gòu)，并且收攏體積較小，是未來太陽電池陣的重要發(fā)展方向。




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作者信息：

張  偉，蘭志成，吳致丞

(中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所，天津300384)





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