衛星卷繞式柔性太陽電池陣關鍵技術研究
2022年電子技術應用第6期
張 偉，蘭志成，吳致丞
中國電子科技集團公司第十八研究所，天津300384
摘要： 太陽電池陣是絕大多數衛星在軌運行的唯一能量來源，針對未來6G空間通信建設衛星星座的需求，衛星太陽電池陣需要在輸出功率不變的情況下進一步減小質量和體積。卷繞式柔性太陽電池陣具有輕質、高效、無需展開驅動等特性，成為空間太陽電池陣發展的一個重要方向。梳理了卷繞式太陽電池陣發展的歷程，介紹了國內外卷繞式太陽電池陣的發展現狀，并對關鍵技術進行梳理，為未來6G衛星太陽電池陣選型及卷繞式太陽電池陣的發展提供參考。
中圖分類號： TN929.5；TM914.43
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222790
中文引用格式： 張偉，蘭志成，吳致丞. 衛星卷繞式柔性太陽電池陣關鍵技術研究[J].電子技術應用，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.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222790
中文引用格式： 張偉，蘭志成，吳致丞. 衛星卷繞式柔性太陽電池陣關鍵技術研究[J].電子技術應用，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
隨著航天任務的逐漸增多，低軌衛星網絡快速發展。衛星通信將在6G通信中承擔重要角色[1-4]，并發揮重要作用，通過衛星通信與地面網絡的融合，達到全球全域的移動網絡覆蓋目標，需要發射大批量的衛星星座來實現天基的6G通信。
整星負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量、更小的體積以適應低軌衛星大批量發射部署的任務特點。雖然傳統剛性/半剛性太陽陣仍是目前應用最為廣泛的形式，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“一箭多星”對于衛星太陽陣高質量比功率及體積比功率需求[5]。針對未來大功率航天器發展需求，輕量化的柔性太陽電池陣具有較大優勢。
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在毅力號火星車、獵戶座、露西號等多個衛星和航天器應用。相比于手風琴式和扇形展開式，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變能實現在軌展開，從而無需鉸鏈、展開驅動機構，并且收攏體積較小，是未來太陽電池陣的重要發展方向。
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作者信息：
張 偉，蘭志成，吳致丞
(中國電子科技集團公司第十八研究所，天津300384)
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