20、航天器电力技术：从起源到发展

航天器电力技术：从起源到发展

一、航天器电力系统的起源与发展

（一）早期卫星的电力系统

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。这一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 月重新进入大气层，标志着太空时代的开端。由于原电池不可充电，其电量耗尽实际上决定了航天器的使用寿命。此后不久，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）电池耦合的卫星，电池用于在卫星处于日食期间提供电力。

（二）卫星发射的增长

自早期以来，卫星发射频率不断增加，已变得司空见惯。过去 40 年全球航天器发射数量持续增长，不仅发射的卫星数量增加，卫星的尺寸也在增大。早期的斯普特尼克一号仅几公斤重，如今卫星的大小可从当前一些运载火箭的能力来判断，如下表所示：
| 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 | - |

尽管使用现代发射系统能相对轻松地将巨大有效