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电池帆板上海外衣让“天宫一号”轻盈起飞
来源：东方网 日期：
作者：全球电池网 点击：
对东华大学纺织学院陈南梁教授来说，最近的高兴事就是&天宫一号&飞天。作为项目参与者之一，陈教授负责航天器帆板玻璃纤维网格织物的技术研发，这一成果不仅让电池帆板在发射飞行的巨大震动中可以稳稳&抓牢&网格，还帮助电池帆板成功&瘦身&，让&天宫一号&飞得更轻盈。记者昨天获悉，除了给&天宫一号&穿上特制外衣外，在航天技术领域，东华大学的科研人员正在不断攻坚克难，逐一突破。
细细数来，为国家一号战略武器作出重要贡献的&航天级高纯粘胶基碳纤维&，为神舟五号、神舟六号载人航天飞行作出重要贡献的&舱外航天服外层防护材料、舱外航天服暖体假人系统、仪表特种玻璃、宇航员排泄物收集装置&等全部出自东华。事实上，这条科研之路并不平坦。记者了解到，&碳纤维、高强高模聚乙烯纤维、间位芳纶&被公认为世界三大高性能纤维，被广泛运用于&国防军工、航空航天&等高科技领域。但长期以来，少数发达国家对其实行技术封锁和市场垄断。为了实现中国高性能纤维的从&无&到&有&和&产业化&，东华的师生持续攻坚克难。国家科技进步奖获得者，材料学院碳纤维课题组负责人潘鼎教授告诉记者，&我们曾临危受命，要研发出弹头防热层的关键材料，确保新型战略武器的升空。当时时间紧张，而且项目从材料、工艺到制造等全是空白。为了践行承诺，我们团队不分昼夜，做了无数次实验&&&
&能为国家发展做点力所能及的事，就是我们做科研的动力和出发点&。看到师生们多年潜心钻研的科研成果应用于国家重大航天项目，东华大学校长徐明稚心里除了高兴，还有自豪：&协同创新，或许对很多基础性大学很难，但涉及知识创新的提高，对我们工科类院校来说，还是有很多事情可以做的。&
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-> 太阳能板
1)&&solar sheet
Analysis on mechanical properties of adhesive joint of solar sheet and aluminium alloy frame
太阳能板与铝合金框架胶接接头力学性能分析
2)&&solar panel substrate
太阳能帆板
Study on image processing method of light spot in
planeness measurement system of solar panel substrate;
太阳能帆板平面度测量系统中光斑图像处理方法研究
Based on the extended Hamilton principle, the vibration equation of the solar panel substrate modal containing several PZT actuators is derived.
太阳能帆板是给航天器提供能源的重要装置,以压电陶瓷为做动器的智能结构可以有效地抑制卫星太阳能帆板在太空中的振动。
3)&&Solar array
太阳能帆板
A wavelet transform based analysis of vibration signals from a solar
基于小波变换的含间隙太阳能帆板动力学试验分析
The thermal deformation of the thin-walled tubes under the heat flux from the sun and other celestial bodies, such as the main boom of solar array of the Hubble Space Telescope, is extensively concerned.
对于诸如哈勃望远镜的太阳能帆板主梁这种薄壁管在外层空间受到太阳等星体的辐射加热,其热变形是值得关注的。
4)&&solar battery board
太阳能电池板
The mathematical model of the mixture with resin(A material)and its solidified material(B material)flowing on the solar battery board has been built by viscous hydrodynamics and so on theories based on a lot of experiments and the mixture auto-shaped film on the board in this paper.
在太阳能电池板上的自动薄膜灌封成形机理研究和试验的基础上,利用粘性流体力学等理论建立A、B混合料在太阳能电池板上流动的数学模型,推出薄膜的厚度和灌注量的计算公式,并对所形成液面的表面张力进行分析,找出最佳的技术参数,便于对其进行进一步地控制。
5)&&solar energy absorbers
太阳能集热板
The solar energy absorbers is dyed by inorganic salts after positive oxidated.
研究了太阳能集热板的吸附着色法，这种方法是将集热板经阳极氧化后，再用无机盐着色。
6)&&salor energy absorption block
太阳能吸热板芯
This paper calculats the characteristic size of the three kind of the common salor energy absorption block by using the optimum design of these blocks, so the cost is decreased.
通过对目前市场上常见的三类太阳能吸热板芯进行结构优化,得出各类吸热板芯的特征尺寸,进而达到节约板芯材料、降低板芯成本的目的。
补充资料：太阳能帆板和太阳帆
　　太阳能电池帆板是航天器上的一种能源装置，而太阳帆是一种航天器。　　卫星等航天器上的能源有三种，一是电池；二是核发电；三是太阳能。　　太阳能是航天器上广泛应用的能源。航天器上的仪器设备，多数是靠电来工作的。太阳能电池帆板(有时也简称为太阳能帆板)就是将太阳的光能转换成电能的装置。它的面积很大，像翅膀一样在航天器的两边展开，所以又叫作太阳翼。其上贴有半导体硅片或砷化镓片，就是靠它们将太阳光的光能转换成电能的。所以，太阳能电池帆板，一实际上就是太阳能电池阵。早期航天器上的太阳能电池阵是设置在航天器的外表面上，后来由于航天器用电量需求的增加，才发展为巨大的帆板的，而且这种帆板的面积不断增大。　　太阳帆是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。按照光子理论，每个光子的动量为普朗克常数h×光波频率V/光速C。如果每秒钟有N个光子垂直撞击在物体上，则物体获得的动量增量，即受到的压力为N×hν/C。如果光子被完全反射回去，则压力为2N×hν/C。　　单位面积上受到的太阳光光子的压力为太阳光的压强，记作P0。，太阳光的压强是很微小的。绝对黑体受到的太阳光的压强只有4.55×10-6牛顿/米2。但在外层太空的真空中，它能把普星的气体吹出一个长长的尾巴来。　　如果太阳光以θ角照射在面积为S的太阳帆的帆面上，并被反射回去，则太阳光的压力对太阳帆产生的推力为：　　F＝2P0S(R0/R)2COS2θ　　式中R0为地球到太阳的距离，R为太阳帆到太阳的距离。按照上述公式，如果帆的面积为2平方米，则太阳光产生的推力只有1毫克力。　　由于这种推力很小，所以不能为航天器从地面起飞，但在没有空气阻力存在的太空，这种小小的推力仍然能为有足够帆面面积的太阳帆提供10-5～10-3g左右的加速度。如先用火箭把太阳帆送入低轨道，则凭借太阳光压的加速，它可以从低轨道升到高轨道，甚至加速到第二、第三宇宙速度，飞离地球，飞离太阳系。如果帆面直径为300米，可把0.5吨质量的航天器在200多天内送到火星；如果直径大到2000米，可使5吨质量的航天器飞出太阳系。
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东方网10月17日消息：据《劳动报》报道，对东华大学纺织学院陈南梁教授来说，最近的高兴事就是“天宫一号”飞天。作为项目参与者之一，陈教授负责航天器太阳能电池帆板玻璃纤维网格织物的技术研发，这一成果不仅让电池帆板在发射飞行的巨大震动中可以稳稳“抓牢”网格，还帮助电池帆板成功“瘦身”，让“天宫一号”飞得更轻盈……记者昨天获悉，除了给“天宫一号”穿上特制外衣外，在航天技术领域...
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频道信箱: news#(#改为@)收集整理共赏:&转载“国际空间站的前世今生”[4-3]
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转载“国际空间站的前世今生”[4-3]
（题头图片是文外另选的）
　7、开始就是结束？　　1993年9月2日，美俄两国签署了共同建造空间站的声明。12月16日，美国副总统戈尔和俄国副总理维克多·切尔诺梅尔金在华盛顿签署了载人航天协议和价值4亿美元的采购合同。美俄达成一致了，欧洲却出了问题。欧洲航天局三个主要成员国：法国、德国和意大利在出资比例和利益分配上产生了矛盾，都是钱闹的。经过磋商，用于航天员救生的乘员转移飞行器(CTV)下马，其他项目包括新型运载火箭“阿丽亚娜5号”的研制费用与合同分摊份额做了调整，大家最后终于达成妥协。1995年10月，欧洲航天局决定继续参与“阿尔法号”空间站计划。1995年底，“阿尔法号”空间站改称为国际空间站（ISS）。到 1999年，共有16个国家加入ISS工程，分别是美国、俄国、加拿大、日本、欧洲航天局11个成员国（比利时、丹麦、法国、德国、意大利、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、瑞士、英国）和巴西。
　　ISS的设计基本和“阿尔法号”空间站相同，但是运行轨道倾角由28.5度改为51.6度，这是应俄国的强烈要求修改的，因为俄国“质子号”火箭的发射场拜科努尔航天发射中心地处北纬46度，位于莫斯科的飞行任务控制中心是北纬55度，为了适应俄国人发射、测控和空间站应用的需要，空间站计划做出了这个重大修改。这样一来，虽然俄国这个重要伙伴满意了，但是先前空间站的一个重要角色：载人行星探测中转站就很难担任了，而且美国航天飞机轨道器的运送载荷能力也会受到很大影响，仅能勉强将大部件送到ISS所处的轨道上。没办法，国际合作就意味着更多的妥协，决策者总要做出取舍。　　&&&
&ISS的结构依然是“弗雷德号”空间站方案使用的“单龙骨”，一根长110米的主桁架是，是ISS的脊梁，两侧安装大型太阳能电池帆板，中间部位悬挂各国研制的舱段，与主桁架呈十字方向布置。另外散热辐射器、外部暴露平台、大型机械臂等也“寄生”在桁架上。概括来说，ISS主要由下列部件组成：
　　美国：1个功能货舱、1个居住舱、1个实验舱、3个节点舱、主桁架、大型太阳能电池帆板等。
　　俄罗斯：3个实验舱、1个服务舱、乘员转移飞行器（“联盟TMA”型飞船）、“进步M”型货运飞船、小型太阳能电池帆板等。
　　欧洲航天局：实验舱、自动转移飞行器和小型机械臂。
　　日本：1个实验舱。
　　加拿大：1套大型可机动服务系统（加拿大臂2）。
　　ISS的建设计划分三个阶段实施：
　　1994－1997年为第一阶段，主要是通过美国航天飞机与俄罗斯“和平”号航天站的对接和飞行，验证技术、积累经验。1995年6月29日，美国“亚特兰蒂斯号”(Atlantis)航天飞机轨道器与“和平号”空间站进行历史性的首次对接，这是继“太空握手”之后美俄两国的航天器第一次实现对接并联合飞行。1995到1998年间，美国的航天飞机轨道器9次访问“和平号”空间站，美国航天员在俄国的空间站上积累了在太空长期工作和生活的丰富经验，弥补了自身的不足。
　　1997－1998年8月为第二阶段，俄国用“质子号”火箭依次发射功能货舱、服务舱，美国用航天飞机运送美国节点舱、太阳能电池帆板、实验舱、加拿大机械臂、联合气闸舱，这些部件组成一个过渡性空间站，达到可供3人在站上工作的能力。
　　1998年8月－2002年6月为第三阶段，ISS完成装配，将运行在倾角为51.6度、高度为400千米的轨道上，达到可供6人长期在站上工作的能力，开始一个为期10～15年的永久载人运行期。　
图1：国际空间站组成示意图。
总长110米，太阳能电池帆板翼展88米，大致相当于两个足球场大小，总质量达419吨，增压舱总容积1202立方米，将是有史以来规模最为庞大、设施最为先进的人造天体。ISS可供6名航天员在轨工作，最大电功率输出110千瓦，其中分配给有效载荷的平均功率是30千瓦，装载有33个国际标准载机柜，数据传输率上行70千比特/秒，下行300兆比特/秒。
　　但是计划没有变化快。按当初的计划，现在已经庆祝ISS投入使用7周年了，实际情况是由于各种技术和非技术的原因，ISS仍没有建成，这么多年的煎熬，不知有多少人为伊消得人憔悴。
　　不过想现在就一睹她的芳容倒也不是难事，下面就按照各部件的发射时间顺序，用文字和图片展示她的风采。
　　1998年11月20日，俄国使用“质子-K”重型火箭将“曙光号”功能货舱送入轨道。这是ISS计划中发射的的第一个部件，美国人盼望了10多年的空间站建设由一个俄国制造的舱段拉开序幕，历史开了一个大玩笑。
　　“曙光号”其实是美国花1.9亿美元向俄国购买的舱段，1995年8月15日，ISS的主承包商波音公司与俄国赫鲁尼切夫国家航天科研生产中心（赫鲁尼切夫工厂和“礼炮”设计局合并而成）签署合同，由后者研制后ISS的功能货舱，这就是“曙光号”的由来。功能货舱是ISS最关键的部件之一，在“星辰号”服务舱升空前，它负责为婴儿阶段的ISS提供电力、推进、姿态控制和数据通信服务。“曙光号”是苏联“钻石号”军用空间站的运输补给飞船TKS的直系后裔，它全长12.55米，最大直径4.1米，质量19.3吨，增压容积72立方米。“曙光号”带有一对太阳能电池帆板，与6组镍镉蓄电池组配合，电输出功率 3.2千瓦。
：1998年2月6日，执行航天飞机STS-88任务的航天员在“奋进号”轨道器上拍摄的“曙光号”，航天员此行要把“团结号”节点舱与“曙光号”对接上。
　　第二个登场的是美国的“团结号”节点舱。1998年12月4日，“奋进号”航天飞机在卡纳维拉尔角升空，12月7日，轨道器货舱门打开，航天员操纵轨道器的机械臂将躺在货舱里的“团结号”节点舱缓缓“拎”出，然后精确地与“曙光号”对接在一起。“团结号”是一个增压枢纽舱，这样的舱段一共有3个，她是三姊妹中的老大。“团结号”重11.6吨，长5.49米，直径4.57米，增压容积57立方米，有2个轴向和4个径向共6个对接口，2个轴向对接口分别与“曙光号”和美国“命运号”实验舱连接，4个径向对接口分别对接意大利“炮塔号”瞭望台、“探索号”联合气闸舱、3号节点舱和Z1桁架分段。在ISS装配期间，它是航天员进行舱外活动的进出口。有意思的是“团结号”前后各有一个像茶壶嘴的小东西，这是增压对接适配器（PMA），一个用来和“曙光号”对接，另一个用来和航天飞机轨道器对接，以后还会视需要再加装。
图3：安装好“团结号”后，“奋进号”准备离轨返航，临行前再来一张。画面左边是“曙光号”，右边是“团结号”。
　　2000年7月26日，在莫斯科地面控制中心的指挥下，“星辰号”与“曙光号”成功对接，空间站开始具备载人飞行能力。“星辰号”服务舱是ISS组装阶段的控制中心，是ISS早期的生活场所，装备了生命保障系统、通信系统、飞行控制系统、电源分配中心，并可停靠“进步M”号货运飞船，为自己补充推进剂，用于整个空间站的姿态控制和轨道维持。“星辰号”在“和平2号”空间站核心舱的基础上设计而成，外形和“和平号”核心舱非常相似。它重19吨，长13.1
米，最大直径4.15米，有4个对接口。“星辰号”还是俄国航天员进行出舱活动的基地，前部圆形的过渡舱可以作气闸舱用。在“星辰号”调试完毕后，“曙光号”把空间站复合体的控制工作移交“星辰号”，成为名副其实的货舱。　　
图4：从上至下是“团结——曙光——星辰——进步M1-3”，拍摄时间2000年9月10日，在“亚特兰蒂斯号”轨道器上拍摄。
　　2000年11月2日，一个历史性时刻来到了。由2名俄国和1名美国航天员组成的国际空间站第1长期考察组乘坐“联盟TM-31”号抵达ISS，这是 ISS首批常驻航天员。他们打开了“星辰号”服务舱、“曙光号”功能货舱及“团结号”节点舱上所有需要运作的设备系统，并对其相关系统进行连接，然后对各个设备系统进行测试。这标志着ISS正式具备载人飞行能力。　　
：第1长期考察组的3名乘员，从左到右是俄国航天员谢尔盖·克里卡廖夫、美国航天员威廉·谢泼德和另一位俄罗斯航天员尤里·吉津科。照片下方是16个参加国，有兴趣的可以认认是哪16国。
　　同年11月30日，“奋进号”航天飞机携带P6桁架分段升空，12月3日，P6被成功安装到Z1上。P6桁架分段上有4块大型太阳能电池帆板，所以也被称作P6光电舱，总重15.8吨。它在空间站初期运行期间提供电力生产、储存、管理和分配服务。随着ISS逐渐长大，主桁架将依次安装完成，P6和它上面的电池帆板会离开Z1，到主桁架上找到新家。
图6：安装完P6的ISS，彩色部分是P6，它下面的基座是Z1，Z1下面带“茶壶嘴”的圆柱体就是“团结号”节点舱。
　　在阔别太空27年后，美国又一个永久性载人太空研究舱“命运号”实验舱于2001年2月7日，“亚特兰蒂斯号”航天飞机起飞，并于2月10日成功与“团结号”节点舱对接。上次美国拥有自己的永久性载人太空研究舱还是在1970年代，“天空实验室”一度是美国载人航天的骄傲，可是自从1974年最后一批航天员撤走后，美国人在太空就没有了长期基地。“命运号”实验舱接过了“天空实验室”的衣钵，成为美国在太空进行微重力科学实验与研究的主要场所，研究内容包括材料加工、生命科学、生物医学实验以及流体科学实验等。同时它还是指挥和控制ISS装配与运行的核心。“命运号”前后各有1个轴向对接口，后面与“团结号”相连，前面与即将发射的“和谐号”节点舱对接。作为一个实验舱，“命运号”的核心是机柜。在它升空时已携带5个电气和生命支持系统机柜。该舱的机柜是单元式模块化设计，可以拆卸、更换、增加机柜，给科研工作带来了很大便利，最终，该舱将拥有11个有源系统机柜和13个国际标准有效载荷机柜。
　　2001年4月19日，“加拿大臂2”由“奋进号”带上太空。其实“加拿大臂2”只是加拿大研制的“机动服务系统”（MSS）的一部分，MSS包括空间站遥操作系统(SSRMS)、机动遥服务器基座系统〔MBS)和专用灵巧机械手〔SPDM)共3部分。别小看这个好像不起眼的家伙，凭借它对ISS的关键作用，加拿大获得了ISS的3％的使用权。MMS有2个机械臂，大的那个叫SSRMS，也就是大家俗称的“加拿大臂2”。它比前辈“加拿大臂”先进得多，两种“手臂”最大的区别在于，“加拿大臂2”两头都有抓固装置，任何一端都可以离开MBS，让另一端随MBS沿桁架上的导轨移到新位置后再固定住，简直能像蝙蝠侠一样自由飞行。这只巨大的手可以把满载的航天飞机轨道器拽到它能伸到的任何角落。MBS是“加拿大臂2”的工作基座，可在桁架上移动，两者配合工作。专用灵巧机械手〔SPDM)也叫“加拿大手”，或者叫它“德克斯特”（Dextre）也行，它有2条“手臂”，每条长2米，可以做非常精巧的操作。有它在，很多需要航天员出舱干的活就可以请它代劳，又安全又省力。　
图7：巨大的“加拿大臂2”，站在“手腕”上的是美国航天员斯蒂芬·罗宾森。　　
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