10、航天器电力技术全解析：从基础到应用

航天器电力技术全解析：从基础到应用

1. 航天电力的起源与发展

1.1 航天时代的开端

1957 年 10 月 4 日，184 磅重的人造卫星斯普特尼克一号发射升空，它仅依靠银锌原电池作为唯一的电源。这枚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，标志着太空时代的到来。原电池的使用决定了航天器的使用寿命，因为在电池耗尽数周后，航天器才会重返地球大气层。随后不久，先锋一号发射，它是第一颗搭载太阳能电池并与二次（即可充电）电池耦合的卫星，电池用于在日食期间提供电力。

自那时起，人造卫星的复杂性和对电力的需求呈指数级增长。如今，卫星已成为现代通信、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。

1.2 卫星发射的增长

从早期至今，卫星发射频率大幅增加，发射数量和卫星尺寸都在不断增长。表 1 展示了当前部分运载火箭的有效载荷能力：
| 运载火箭 | 近地轨道（LEO）有效载荷（kg） | 地球同步轨道（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 | - |

尽管现代发射系统能够