卫星上的电能来自何处-凯时网站-首页

司南导航：http://www.sinognss.com/卫星上有众多的仪器设备需要供电，星上的活动部件和火工装置，也都需要供电后才能工作，那么，卫星上的电能从何而来？答案是星上的电源系统。

　　电源系统对任何一种卫星都是必不可少的。电源系统的发展水平，对提高卫星的性能，完成广泛而复杂任务的能力，有重要的作用。随着卫星技术的发展，卫星的工作寿命不断提高，功能日益改进，电源系统的功率已从早期的数十瓦增加到数千瓦甚至上万瓦。现在，卫星上采用的电源主要有太阳能电池电源、化学电源和核电源。

　　一、太阳能电池电源

　　太阳能是一种取之不尽用之不竭的能源。长寿命卫星现都普遍采用太阳能电池，因为这种电池是利用半导体材料的光电效应将太阳能转换成电能，可以工作几年甚至几十年。有时我们从书上或者电视上看到，卫星象蜻蜓一样有两个伸展的大翅膀，那就是太阳能电池帆板，在帆板上贴有数以万计的太阳能电池片。

　　太阳能电池电源的最大优点是太阳能电池阵（帆板）的面积只取决于卫星所需功率的大小，而与卫星寿命的长短基本上无关，所以长寿命卫星都采用太阳能电池电源。太阳能电池供电有一个首要条件，就是电池片必须在太阳光的照射下，这就要求卫星的轨道和姿态保证电池帆板能够受到阳光照射时间最长，照射面积最大。实际上，当卫星进入地球阴影区，卫星照不到太阳的时候，太阳能电池就发不出电来。因此，太阳能电池必须与蓄电池一起组成太阳能电池阵-蓄电池的组合电源系统，以解决卫星进入阴影区的供电问题，保证卫星连续正常工作。当卫星飞到日照区时，太阳能电池一方面给卫星上的仪器供电，同时向蓄电池充电，把电能储存起来。当卫星飞到阴影区时，由蓄电池给卫星供电。

　　二、化学电源

　　化学电池是把化学能转变成电能的供电装置。对卫星上用的化学电池的要求与地面上日常使用的干电池、铅蓄电池等化学电池有所不同，要求转换效率高、质量小。化学电池又可分为一次性电池、蓄电池和燃料电池。

　　1、一次性电池

　　早期卫星多用一次性化学电池，如锌汞电池、锌银电池等。这种电池是一种消耗性电源，利用这种电池作为电源工作简单、可靠，但质量和体积较大，卫星不能携带很多，所以，卫星在轨道上的工作寿命不能太长，一般是几个星期到一个月。我国返回式卫星使用的就是这种化学电池。

　　2、蓄电池

　　蓄电池的最大特点是可以多次充放电，可与太阳能电池联合使用。好的蓄电池组充放电次数可达到数万次。蓄电池的不足是比能量较低。比能量是衡量电池性能的最主要指标。什么是比能量呢？它是单位重量（或者体积）的电池能够产生的电能。电池的比能量越高，说明它的性能越好。（常用的蓄电池是镉镍电池，它在近地轨道卫星上应用时，比能量为8瓦时/千克，寿命为3～5年；在地球静止轨道卫星上应用时，比能量为15瓦时/千克，寿命5～10年。同样的电池在不同轨道上的比能量不同，轨道高了，卫星受到的大气阻力小，蓄电池的比能量就会增大。氢镍电池和锂电池是比能量较高的蓄电池，其中锂电池的比能量是镉镍电池的2～10倍，因而使用前景广阔。）

　　3、燃料电池

　　燃料电池是一种把储存在燃料中的化学能经过化学反应转变成电能的化学电池。燃料电池的种类很多，氢氧燃料电池就是其中的一种。这种电池是利用氢和氧的“燃烧”作用来产生电能，同时生成水。它由氢、氧供给系统、排水系统、排热系统和控制系统组成。氢氧燃料电池的比能量很高，但是结构比较复杂，而且有一定危险性。

　　三、核电源

　　核电源与太阳能电池电源、化学电源相比，具有不受外界条件的限制、寿命长、工作可靠、功率大等优点。卫星上可以使用的核电源有放射性同位素温差发电器、核反应堆温差发电器和热离子发电器，它们都是利用原子核的突变（裂变或衰变）所释放的能量来发电的。这些能量以热的形式输出，由热电转换器转换成电能。核电源的缺点是具有辐射性，因此使用核电源时，卫星上的仪器设备要采用辐射屏蔽措施，从而增大了卫星质量；同时价格昂贵，且存在不安全性。所以，这种电源在卫星上几乎不用，主要在深空探测器中使用。

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