48、探索航天器电力技术：从基础到应用

探索航天器电力技术：从基础到应用

1. 航天器电力技术发展历程

1.1 早期卫星与电力需求的起源

1957 年 10 月 4 日，184 磅的人造卫星斯普特尼克一号（Sputnik I）发射升空，它仅携带银锌原电池作为唯一电源，为两个发射机提供 1 瓦功率，三周后发射机停止工作，卫星于 1958 年 1 月重返大气层，这标志着太空时代的开端。原电池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大气层。随后，先锋一号（Vanguard I）发射，它是第一颗携带太阳能电池与二次（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，人造卫星的复杂性和对电力的需求呈指数级增长，从科学奇想到现代通信、气象、观测、导航、大地测量、国防、娱乐和科学发现等领域的重要工具。

1.2 卫星发射增长与电力需求提升

从早期至今，卫星发射频率显著增加，发射数量和卫星尺寸都在增长。表 1 展示了几种现代运载火箭的有效载荷能力，尽管这些运载火箭能轻松将大量有效载荷送入轨道，但发射成本仍然很高，通常每千克送入低地球轨道需数千美元。这使得最小质量和高系统可靠性成为关键因素，尤其是对于总线系统。

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