卫星卷绕式柔性太阳电池阵关键技术研究
2022年电子技术应用第6期
张 伟，兰志成，吴致丞
中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384
摘要： 太阳电池阵是绝大多数卫星在轨运行的唯一能量来源，针对未来6G空间通信建设卫星星座的需求，卫星太阳电池阵需要在输出功率不变的情况下进一步减小质量和体积。卷绕式柔性太阳电池阵具有轻质、高效、无需展开驱动等特性，成为空间太阳电池阵发展的一个重要方向。梳理了卷绕式太阳电池阵发展的历程，介绍了国内外卷绕式太阳电池阵的发展现状，并对关键技术进行梳理，为未来6G卫星太阳电池阵选型及卷绕式太阳电池阵的发展提供参考。
中图分类号： TN929.5；TM914.43
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222790
中文引用格式： 张伟，兰志成，吴致丞. 卫星卷绕式柔性太阳电池阵关键技术研究[J].电子技术应用，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.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222790
中文引用格式： 张伟，兰志成，吴致丞. 卫星卷绕式柔性太阳电池阵关键技术研究[J].电子技术应用，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
随着航天任务的逐渐增多，低轨卫星网络快速发展。卫星通信将在6G通信中承担重要角色[1-4]，并发挥重要作用，通过卫星通信与地面网络的融合，达到全球全域的移动网络覆盖目标，需要发射大批量的卫星星座来实现天基的6G通信。
整星负载的提高对太阳翼功率的需求越来越大，同时要求太阳翼具有更轻的质量、更小的体积以适应低轨卫星大批量发射部署的任务特点。虽然传统刚性/半刚性太阳阵仍是目前应用最为广泛的形式，但是其体积重量会随着航天器载荷所需功率的增加也成正比地快速增长，较难满足未来星座建设“一箭多星”对于卫星太阳阵高质量比功率及体积比功率需求[5]。针对未来大功率航天器发展需求，轻量化的柔性太阳电池阵具有较大优势。
按照展开方式，空间柔性太阳电池阵可以大体分为3种，分别为：手风琴式、扇形式以及卷绕式[6]，均采用柔性薄膜材料作为太阳阵基板。手风琴式以“Z”形折叠的方式收拢，典型型号有国际空间站以及洛克希德·马丁公司的LM2100卫星平台太阳阵。扇形展开式太阳阵展开后类似于古代的圆形折扇，太阳阵由多个三角形太阳电池毯组成，组合在一起后形成一个接近于圆形的多边形。扇形太阳电池阵已经在毅力号火星车、猎户座、露西号等多个卫星和航天器应用。相比于手风琴式和扇形展开式，卷绕式收拢式太阳阵(Roll-out Solar Array，ROSA)可利用薄壁伸展杆储存的应变能实现在轨展开，从而无需铰链、展开驱动机构，并且收拢体积较小，是未来太阳电池阵的重要发展方向。
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作者信息：
张 伟，兰志成，吴致丞
(中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384)
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