35、航天器电力技术：从起源到未来发展

航天器电力技术：从起源到未来发展

1. 太空时代的开端

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，它仅搭载了银锌原电池作为唯一电源。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。1958 年 1 月，卫星重新进入大气层，标志着太空时代的来临。原电池（不可充电）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会重返大气层。此后不久，先锋一号发射，它是第一颗搭载太阳能电池与二次（可充电）电池的卫星，电池用于在日食期间提供电力。

自那时起，人造卫星的复杂性以及对电力的需求呈指数级增长。曾经的科学好奇之物如今已成为现代通信、气象、观测、导航、大地测量、国防、娱乐和科学发现中不可或缺的工具。

随着时间推移，卫星发射变得越来越频繁。过去 40 年全球发射的航天器数量不断增加，不仅发射数量增多，卫星尺寸也在增大。从当前几种运载火箭的能力可以看出如今卫星的大小，如下表所示：
| 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 | - |

尽管使用这些现代发射系统可以相对轻松地将巨大有效载