“家园”的能源

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“家园”的能源

在几百千米的轨道上，空气稀薄，太阳无漫射，空间背景黑暗，对比度比地面大得多。会造成宇航员视力下降，看不清仪表读数。其次飞船处在黑暗中时，舱内需用高效白炽灯或其他措施来保证舱内的亮度。为了录下宇航员的工作、生活情况及舱内景物，舱内还必须安置摄影灯。无论是日光还是灯光，舱内都要采取有效措施，使之光线柔和、照度明亮。此外，除了照明外，飞船内许多设备和仪器都是需要电来启动并保持运转的。

电源是飞船的心脏，其电源主要靠以下几种办法来解决。其一是太阳能电池，这是一种可以把光能直接转换成电能的半导体器件，寿命长，可连续工作。只要向着太阳，太阳能电池就能工作，向仪器设备提供电能，同时给蓄电池充电。背着太阳时，蓄电池就接替太阳能电池供电。目前太阳能电池方阵有二类：一类是立体装式，即太阳能电池直接安装在飞船的壳体上；一类是展开式，将方阵独立于壳体之外，形成单独部件，发射时以一定方式固定在卫星本体上，并收藏在罩内，进入轨道后才完全展开。太阳能电池有硅太阳能电池、砷化镓太阳能电池、硫化镉太阳能电池。它们都是按一定要求串联和并联而成的。美国在“发现”号航天飞机上曾试验了一种柔性太阳能电池，它在天上展开的面积为31米×4米，有10层楼高。这种电池采用印刷电路的方法在卡普隆薄膜上制成，可像手风琴一样展开和收缩，折叠时可收放在一个18厘米的小匣子里。能产生12.5千瓦以上的电能，比普通太阳能电池在性能、寿命、用途上略高一筹。其二是燃，料电池，它是一种将燃料的化学能转变为电能的电化装置，工作原理与一般蓄电池相似，也是由一种电解液隔开的两个电极所组成，既能产生电又能产生水（在宇航员喝的水一节中有叙述）。其种类有离子交换膜氢氧型，改进的培根型，石棉膜型。额定功率为200瓦、2000瓦、5000瓦，航天飞机在7天的飞行任务中，一共需耗电1627千瓦小时，主要靠三个燃料电池供给，每个电池最小功率34瓦，平均功率7千瓦，最大功率12千瓦，整个燃料电池最大功率24千瓦，平均功率14千瓦。在一般情况下，只使用两个燃料电池。根据设计要求，燃料电池的寿命是5000小时，工作寿命为2000小时，每组燃料电池可以完成29次7天的飞行任务。三是核电池，具有功率大、寿命长的特点，核电池大致分为二大类：放射性同位素电源和核反应堆电源，功率约为2—5千瓦，据报道，前芦苏联已在发射的33颗海洋监视侦察卫星上安装了核电源。核电源能给卫星和飞船带来稳定的电源，亦给人类带来了忧虑，30多年来，前苏联已有多颗卫星发生故障，其核动力装置给地球带来难以排解的心理压力，时常担心核祸从天而降。目前美国正在研制20千瓦的空间核电源，工作寿命为3~5年，以接替寿命短的电池。