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蓄电池|飞向火星的10个月之旅，电源如何守护？( 二 )


“为什么选择在这个温度范围？我们参考了从发射到环绕火星阶段的整个生命周期 。 -190℃是我们目前开展的温度环境可靠性验证工作的最低温度 ， 实施起来有些难度” ， 王文强说 。 开展低温试验的液氮液化的极限温度在-196℃ ， 为了确保试验的准确性 ， 研制人员制作了太阳电池电路试验小板 ， 采用液氮、烘箱的两箱法进行了试验 。 为了防止液氮飞溅在试验小板上 ， 采用了聚酰亚胺薄膜对试验小板进行包覆 。 试验结果表明 ， 低温达到预期 ， 811所的三结砷化镓太阳电池阵技术能承受非常严酷的环境考核 。
距离远、任务时间长 ， 如何最大效率地发挥锂离子蓄电池的作用？
由于火星探测距离地球较远 ， 任务时间较长 ， 因此火星探测需要携带更多的推进剂燃料 ， 这就对电源分系统重量提出了严苛要求 。 为了提高环绕器电源分系统质量比功率 ， 各单机均需进行“减肥” 。
为了最大效率地发挥锂离子蓄电池的作用 ， 811所研制人员通过开展工艺攻关、选用新型材料让火星探测器上环绕器锂离子蓄电池的重量比能量达到了195wh/kg ， 这是国内外有报道的空间用锂离子蓄电池重量比能量的最高值 。
在锂离子蓄电池研制过程中 ， 还有一个小插曲 。 为满足环绕器质心配平和能源需求 ， 应总体要求 ， 研制人员对蓄电池的结构进行了调整 ， 但这时距离整器力学实验和热实验分别只剩下3个月和5个月的时间 。 “从原先两并七串的卧式结构改成三并七串的立式结构 ， 这对蓄电池来说相当于完全推翻了原先的设计” ， 王晓锐说 。 新的设计方案需要验证 ， 为了节约时间 ， 研制人员打破了之前先验证后投产正样的流程 ， 采取验证件与正样件两组电池的结构件投产同步进行的策略 。 在不影响电池组力学性能的基础上 ， 验证件电池组略去了结构件的表面处理等耗时较长的工序 。 2个月后 ， 验证件电池组所有零部件全部到位 ， 部门加班加点对验证件电池组进行总装和电装 。 在不到3个月的时间内 ， 验证件电池组完成了整套鉴定级力学试验验证 ， 并将验证件电池组交付总体参加探测器的整器力学试验 。 与此同时 ， 正样件电池组的结构件也全部到位 ， 开始总装工作 。 在接到通知的5个月后 ， 正样件电池组完成全部研制工作 ， 顺利交付总体参加整器的热试验 。 短短的5个月时间 ， 研制人员完成了环绕器锂离子蓄电池组从验证件的“设计-仿真-投产-鉴定验证”到正样件的“研制-试验-交付”等全部工作 ， 确保了火星探测器整器力学试验和热试验的及时顺利进行 ， 而在正常情况下 ， 这一整套流程需要一年半的时间 。
作者：史博臻 缪新培
图：张阳
编辑：朱伟
责任编辑：戎兵


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