4、航天器电力系统：从起源到应用

航天器电力系统：从起源到应用

1. 航天器发展的开端

1957 年 10 月 4 日，184 磅重的人造卫星斯普特尼克一号（Sputnik I）发射升空，它仅搭载了银锌原电池作为唯一的电源。该电池为两个发射器提供 1 瓦电力，三周后发射器停止广播。卫星于 1958 年 1 月重返大气层，标志着太空时代的来临。原电池（即不可充电电池）实际上决定了航天器的使用寿命，因为航天器在电池耗尽数周后才重返地球大气层。随后不久，先锋一号（Vanguard I）发射，它是第一颗搭载太阳能电池并与二次（即可充电）电池相连的卫星，电池用于在日食期间提供电力。从那时起，人造卫星的复杂性以及对电力的需求大幅增加，卫星从最初的科学好奇事物，发展成为现代通信、气象、观测、导航、大地测量、国防、娱乐以及科学发现等领域不可或缺的工具。

1.1 卫星发射情况

自早期以来，卫星发射频率不断增加，发射数量和卫星尺寸都在增长。以下是几种当前运载火箭的有效载荷能力：
| 运载火箭 | 低地球轨道（LEO）有效载荷（kg） | 地球静止轨道（GEO）有效载荷（kg） | 地球同步转移轨道（GTO）有效载荷（kg） |
| — | — | — | — |
| Delta II - 7925 | 5,000 | 1,800 | - |
| Titan IV | 17,700 | 4,450 | - |
| Ariane 5 | 6,800 | - | - |
| Proton K | 20,100 | 2,100 | 4,615 |
| Shuttle | 24,400 | 5,900 | - |

尽管使用这些现代发射系统可以相对轻松