此時此刻，寂寥無垠的太空中，中國空間站組合體(ti) 在高速飛行。如果用天文望遠鏡去捕捉它的身影，可以看到組合體(ti) 有一對巨型、閃著橙光的 “翅膀”，特別引人矚目。這就是問天實驗艙那對超大型柔性太陽能翼。它向著太陽，把光能高效轉化為(wei) 電能，為(wei) 天宮空間站組合體(ti) 源源不斷地提供充足的能源。

　　超大尺寸

　　薄如蟬翼

　　與(yu) 其他航天器所用的太陽能翼相比，問天實驗艙所配備的這對“翅膀”顯然是超大尺寸。其單個(ge) 長度20多米，兩(liang) 個(ge) 伸展開來，再加上固定連接機構的長度，總長度超過55米。單翼展開麵積可達100多平方米，相當於(yu) 一套三室一廳公寓的麵積。無論是展開麵積還是供電能力，這對“翅膀”都達到了天和核心艙太陽能翼的兩(liang) 倍之多。

　　問天實驗艙太陽能翼從(cong) 麵積上看是大尺寸，但是在厚度和重量上卻是薄如蟬翼的“羽量級”。太陽能翼使用了柔性三結砷化镓太陽電池陣技術，由十幾萬(wan) 片柔性太陽電池組成。這些柔性太陽電池的單板厚度不足1毫米，真可謂薄如蟬翼。為(wei) 了減輕重量，設計師精心采用超薄型輕質複合材料，作為(wei) 粘貼太陽能電池片的基板，同時嚴(yan) 格控製控製用來防護空間環境的膠層塗覆厚度。

　　輕盈靈巧

　　收放自如

　　問天實驗艙柔性太陽能翼非常輕盈靈巧，在執行航天任務的過程中，通過巧妙的設計，適應不同階段要求，收放自如。

　　在發射階段中，問天實驗艙柔性太陽能翼宛如合攏的手風琴，緊緊收縮於(yu) 艙內(nei) 。在進入在太空後的獨立飛行階段，太陽能翼初步展開，長度為(wei) 6.5米左右，以滿足自身的能量需求。

　　在完成與(yu) 天和核心艙空間交會(hui) 對接後，太陽能翼第二次展開，建立完整的能源係統。問天實驗艙柔性太陽能翼之所以分兩(liang) 步完成展開，是因為(wei) 其完全展開後的超大尺寸容易發生震動，會(hui) 對空間交會(hui) 對接過程中的控製精度和穩定性產(chan) 生影響。

　　在展開的過程，太陽翼的數節伸展機構依次向外推出，帶動整個(ge) 太陽翼向外徐徐展開，像是一架被緩緩拉開的手風琴，在宇宙中奏響它的美妙樂(le) 章。

　　為(wei) 了確保安全可靠成功分兩(liang) 步展開，研製團隊經過了多次方案論證，在地麵進行了大量的高低溫、載荷拉偏試驗，從(cong) 而確保了伸展機構在太空中也具備可重複展收的高可靠性。

　　嚴(yan) 苛考驗

　　超長壽命

　　航天器太陽能翼在軌工作中，會(hui) 持續暴露在有著強輻射、原子氧等威脅的太空環境中，每天還要經曆10餘(yu) 次高至80攝氏度、低至零下110攝氏度的高低溫循環考驗，實現超長壽命是麵臨(lin) 的一大挑戰。

　　為(wei) 了應對長壽命空間環境適應性挑戰，相關(guan) 科研團隊受“絲(si) 網印刷”基本原理啟發，研製自動化設備，精確控製壓力、角度、速度等參數，實現柔性基板防護塗層自動均勻塗覆，並使其順利通過大劑量原子氧、高低溫、紫外等環境考核試驗，從(cong) 而為(wei) 太陽能翼披上“防護鎧甲”。

　　據了解，相關(guan) 團隊針對問天實驗艙太陽能翼材料的性能，運用多重防護手段持續對柔性太陽翼進行評價(jia) 試驗，其中包括一係列熱真空疲勞壽命試驗和常溫常壓壽命試驗，試驗結果表明，問天實驗艙太陽能翼的電池壽命可提升至15年。

　　需求驅動

　　技術躍升

　　與(yu) 傳(chuan) 統的矽太陽能電池相比，問天實驗艙太陽能翼采用的柔性砷化镓材料具有明顯的優(you) 勢，不僅(jin) 有良好的抗輻射和耐高溫等性能，而且光電轉換效率突破30%，達到國際先進水平。該太陽能翼上鋪有許多深色玻璃般的“小鏡”，每一個(ge) “小鏡”宛如一座太空“發電站”，經過串聯、並聯後組成太陽電池陣，能夠產(chan) 生較高的電壓和較大的電流，為(wei) 空間站提供充足的能量。

　　此前，神舟係列載人飛船采用了第一代剛性太陽電池陣技術，天舟係列貨運飛船采用了第二代半剛性模塊化太陽電池陣技術。柔性砷化镓太陽能電池是第三代太陽能電池，在中國空間站天和核心艙太陽能翼上，得到首次應用；在問天實驗艙的應用中，實現了新的進步。這表明，在太陽能電池技術領域，航天需求成為(wei) 促進創新的強勁動力，推動中國太陽電池陣技術實現了新的躍升。

　　調整姿態

　　追光逐日

　　受太陽入射角和空間站飛行姿態的影響，太陽能翼的發電效率會(hui) 因時段不同、姿態不同而產(chan) 生相應變化。問天實驗艙首次采用太陽能翼雙自由度同時轉動，確保陽光可以垂直照射在太陽翼上。為(wei) 實現這一目的，問天實驗艙使用了中國目前設計規模最大、預期連續工作壽命最長、傳(chuan) 輸功率最大的大型回轉運動類空間機構產(chan) 品即對日定向裝置的阿爾法機構。

　　阿爾法機構的核心是“對構齒輪傳(chuan) 動”，由重慶大學機械傳(chuan) 動國家重點實驗室陳兵奎教授團隊曆經8年研製成功。

　　這是一種新型齒輪傳(chuan) 動，其突出的誤差適應能力和較高的承載能力，能夠滿足太空極端高低溫交替變化提出的超大空間尺寸形變、高可靠、長壽命等嚴(yan) 苛要求。“對構齒輪傳(chuan) 動”係統中應用的齒輪，經過實驗室試驗驗證，壽命可以達到25年到30年。張保淑