“Tianhe Core Module” je uspješno lansiran! Kako riješiti problem korištenja energije na svemirskoj stanici i koliko je to sigurno?

Dana 29. aprila, raketa-nosač Long March 5B Yao-2 uspješno je prenijela jezgro svemirske stanice Tianhe u zrak na Wenchang Space Launch Site u Kini.Ovo je još jedan istorijski trenutak u istoriji svemirskih letova moje zemlje nakon potpunog uspeha prvog leta rakete nosača Long March 5B u maju 2020.

        Kineska svemirska stanica s ljudskom posadom, poznata kao Kineska svemirska stanica ili svemirska stanica Tiangong, je svemirski laboratorijski sistem s kineskim karakteristikama sastavljen u orbiti. Visina orbite svemirske stanice je 400-450 kilometara, ugao nagiba je 42-43 stepena, svemirska stanica sa ljudskom posadom nazvana je Tiangong, a teretna letelica Tianzhou. Kineska svemirska stanica koristi "Tianhe Core Module", "Wentian Experimental Module" i "Mengtian Experimental Module" sa tri kabine kao osnovnu konfiguraciju.

        Tianhe jezgro modul je komandni i kontrolni centar buduće svemirske stanice. Ovdje će se odvijati svakodnevni život astronauta, a ovdje će se izvoditi određeni svemirski naučni eksperimenti i tehnički eksperimenti. Kako bi dugoročni život astronauta u svemiru bio ugodniji, osnovni modul pruža oko 50 kubnih metara prostora za rad i život astronauta. Uz nadogradnju spavaćeg dijela, dodani su i poseban sanitarni dio te sportski dio. Osim toga, WIFI se može povezati na internet u glavnoj kabini. Sa tako ogromnim sistemom, potražnja za električnom energijom je nadograđena na skoro tri puta veću od „Tiangong No. 2″, koji zahtijeva snažnu zaštitu napajanja.

        U svemiru, jedini izvor energije za osnovni modul je solarna energija. Stoga je jezgra Tianhe kabine opremljena sa dva para krila solarnih ćelija velike površine, sa površinom jednog krila od 67 kvadratnih metara. Konvertuje solarnu energiju u električnu energiju u osvijetljenom području za korištenje u cijeloj kabini, a istovremeno pohranjuje energiju za bateriju za korištenje kada jezgra kabine odleti u zasjenjeno područje. Početni kapacitet proizvodnje energije ova dva seta krila solarnih ćelija premašio je 18.000 vati, što je daleko više od bilo koje prethodne svemirske letjelice u Kini.

Jednokrilni raspon krila solarne baterije „Tiangong-2″ je samo 3 metra, a jednokrilni raspon baterijskog krila Tianhe jezgre kabine povećan je na 12,6 metara. Prostor za utovar lansirne rakete je ograničen, a programeri su prvi put u Kini primijenili fleksibilna krila solarne baterije višedimenzionalnog i višestepenog postavljanja i ovaj problem je genijalno riješen. Korist od primjene trostrukog spoja galij-arsenidnih solarnih ćelija s visokom efikasnošću fotoelektrične konverzije,oni, zajedno sa litijum-jonskim baterijama visoke specifične energije, čine moćan sistem napajanja koji obezbeđuje pouzdanu i dovoljnu neprekidnu proizvodnju energije za svemirsku stanicu.

Još jedna posebna funkcija krila solarne baterije u kabini je da se cijelo krilo može rastaviti i prenijeti tokom orbite. Uzimajući u obzir da će krila solarnih ćelija jezgre kabine biti blokirana nakon završetka naknadne izgradnje svemirske stanice, što će uticati na proizvodnju energije, dva krila solarnih ćelija mogu se rastaviti i prenijeti izvan kabine od strane astronauta i robotskih ruku , i ugrađen u rep eksperimentalne kabine za naredna lansiranja. Na rešetki, kanal za napajanje je ponovo izgrađen na orbiti kako bi se realizirala funkcija širenja energije na orbiti.

Svemirska stanica već dugo stabilno radi u orbiti, a astronauti ostaju dugo. Sigurnost stanice je najkritičnije pitanje. Kada svemirska stanica naiđe na područje sjene gdje se sunce ne može ozračiti, litijum-jonska baterija je odgovorna za napajanje cijele kabine. Kako osigurati sigurnost baterije?

Istraživači su pronašli rješenje nakon dugotrajnog istraživanja. Dizajnirali su adugovečnost, velikog kapaciteta, visoke sigurnostilitijum-jonska baterija koja zadovoljava operativne potrebe svemirske stanice. Baterija koristi keramičku membranu, koja ima dobar učinak u sprječavanju unutrašnjih kratkih spojeva. Istovremeno, u baterijskom paketu se koriste materijali otporni na plamen kako bi se spriječilo izgaranje baterije uslijed visokih temperatura.

Izvještava se da postoji 6 kompleta litijum-jonskih baterija u jezgru svemirske stanice, svaki sa 66 pojedinačnih ćelija. Istraživači su takođe dizajnirali inteligentni sistem upravljanja litijumskim baterijama za postizanje visoke preciznosti, visoke pouzdanosti i visoke sigurnosti kontrole punjenja litijumskih baterija. Trostepeni zaštitni mehanizam se aktivira kada se baterija puni, a sprovodi se i nadzor temperature. Kada je temperatura punjenja viša od postavljene sigurne temperature, baterija će se odmah napuniti.

Tokom rada svemirske stanice u orbiti više od 10 godina, astronauti moraju povremeno mijenjati litijumske baterije u orbiti. Kako osigurati siguran rad astronauta bez uticaja na normalno napajanje svemirske stanice? Programeri su obezbedili „dvostruko osiguranje“ za operaciju zamene litijumske baterije.Odjeljak jezgra ima dva kanala za napajanje. Kada jedan od kanala treba zamijeniti baterijom, drugi kanal se koristi kao glavni izvor napajanja. U svakom kanalu napajanja, kada je potrebno zamijeniti bateriju u bilo kojoj jedinici, jedinica se isključuje, a preostale dvije jedinice mogu osigurati normalno napajanje ovog kanala.

Osim toga, istraživači su instalirali dva paralelna segmentirana prekidača u modul litijum-jonske baterije. Smanjenjem napona baterije na bezbjedan raspon napona ljudskog tijela, ona ispunjava zahtjeve ljudskog tijela za sigurnosni napon od 36 volti i štiti astronaute na terenu. Lična sigurnost tokom održavanja šine.

Nakon uspješnog lansiranja osnovnog modula, sljedeća misija će biti teretna svemirska letjelica “Tianzhou II”, a zatim će biti lansirana svemirska letjelica s ljudskom posadom. Nakon što se "Tianzhou II" spoji sa osnovnim modulom, nosit će tri astronauta. U fazu pripreme za lansiranje ući će i svemirska letjelica „Šendžou XII“. Lansiranje osnovnog modula Tianhe zvanično je otvorilo uvod u izgradnju kineske svemirske stanice, a takođe je bila važna prekretnica u istoriji kineskih svemirskih letova s ​​ljudskom posadom. To je označilo da je izgradnja svemirske stanice moje zemlje ušla u fazu pune implementacije i postavila čvrste temelje za naredne misije.