航天器電源系統(tǒng)

前言

　　1957年，蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星并成功進入低地球軌道。隨后的幾十年中，美國發(fā)射了大量的地球軌道衛(wèi)星用于空間探索計劃。第一枚商用地球同步軌道衛(wèi)星——國際通信衛(wèi)星1號（Sptltnik I）于1965年成功入軌。之后的1969年，NASA的阿波羅11號（Apollo11）成為第一艘登上月球的載人航天器。此后，許多國家都相繼成功地開展了大大小小的空間計劃。2003年，太空迎來了第一位游客，同年，中國首次實現(xiàn)了載人航天飛行，成為繼俄羅斯和美國之后的第三個將人送上太空的國家。2004年，美國總統(tǒng)布什宣布了新的太空行動計劃，擬于2015年重返月球，隨后奔向火星。同年，中國和印度分別宣布將計劃于2010年發(fā)射無人航天器登陸月球。在商用方面，目前的全球通信技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)使得衛(wèi)星成為國家基礎(chǔ)建設(shè)中不可缺少的重要部分。當今世界，已經(jīng)有很多國家都擁有發(fā)射衛(wèi)星和操控衛(wèi)星的能力?！　∵^去，美國政府為空間產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了大量經(jīng)費，而通信衛(wèi)星卻受控于非政府的市場化運作方式。20世紀90年代，個人通信系統(tǒng)的發(fā)展、遙感范圍的擴充以及允許出售遙感數(shù)據(jù)都可視為空間產(chǎn)業(yè)發(fā)展的里程碑。在2000年的國際通信衛(wèi)星市場中，28顆衛(wèi)星的成本是120億美元，其中約有50％份額流向一些美國公司，此外還有發(fā)射保險費用以及約占發(fā)射和衛(wèi)星成本7％～15％的一年內(nèi)軌道修正費用。據(jù)美國航天部門稱，2003年的發(fā)射次數(shù)為90次，2012年預計為150次。這些計劃象征著商用市場的進一步擴大。產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動著技術(shù)的發(fā)展。隨之而來新的商業(yè)機會也會迅速出現(xiàn)，未來航天工業(yè)也會依托這些商業(yè)得到發(fā)展。

內(nèi)容概要

本書全面介紹了國際航天器電源領(lǐng)域的技術(shù)和發(fā)展現(xiàn)狀，涵蓋了整個電源系統(tǒng)的主要內(nèi)容，包括設(shè)計、分析和使用的各個方面，以及能量轉(zhuǎn)換、能量存儲、功率調(diào)節(jié)、能量管理和運行操作的基礎(chǔ)知識。這些都對工程技術(shù)人員在進行航天器電源系統(tǒng)設(shè)計和使用時有所幫助。同時，本書針對具體航天器列舉出了一些數(shù)據(jù)和曲線的代表值或平均值，可供參考。

書籍目錄

縮略語下標符號涉及公司及商標第一篇電源系統(tǒng)綜述第一章衛(wèi)星概述第二章近地空間環(huán)境第三章電源系統(tǒng)的選擇第四章太陽電池陣-蓄電池電源系統(tǒng)第五章環(huán)境影響第六章電源系統(tǒng)需求第七章電源系統(tǒng)設(shè)計和迭代過程第二篇太陽電池陣-蓄電池組電源系統(tǒng)第八章太陽電池陣第九章化學電池第十?電源電磁元件第十一章配電電纜和保護第十二章輔助元件第三篇電源系統(tǒng)性能第十三章能量平衡與功率管理第十四章動態(tài)性能和穩(wěn)定性第十五章電磁干擾和電磁兼容第十六章電子靜態(tài)放電第十七章可靠度和降額第十八章總裝和測試第四篇特殊電?系統(tǒng)第十九章太陽系內(nèi)及深空間飛行任務(wù)第二十章放射性同位素溫差電源第二十一章交流發(fā)電機動力系統(tǒng)第二十二章大功率高電壓系統(tǒng)第二十三章電推進第二十四章燃料電池第二十五章飛輪儲能系統(tǒng)第二十六章空間超導第二十七章微波束能量衛(wèi)星

章節(jié)摘錄

　　已知的不確定性清楚地告訴人們，還需要對磁化等離子體的成果更好地理會研究，包括對電子束穿過等離子體產(chǎn)生的擾動等。　　第1次電力繩實驗將涉及到電子束。在地磁場中運動產(chǎn)生的電磁力（EMF）將被用于電子槍操作，電子槍從航天飛機上向周圍等離子體發(fā)射電子束。電子槍陰極產(chǎn)生的部分電子可能不會脫離航天器，而是漏到了陽極（航天器的接地），產(chǎn)生負電勢堆積。該堆積電勢是漏電流與中和電流比值的敏感函數(shù)，針對等離子體中隨機離子對中和過程的影響情況，目前正在對這種電勢進行研究?！　」烙嬄╇娏鲗教祜w機電勢的影響時忽略了電子束和周圍等離子體的相互影響。實驗中經(jīng)常觀察到周圍等離子體的強列擾動，但迄今為止的實驗結(jié)果卻并沒有得到因電子發(fā)射影響航天器電勢大小的確定結(jié)論。航天飛機和空天實驗室1號的實驗顯示，注入等離子體羽流并同時注入電子束，能將航天器的堆積電荷中和。這傾向可證明將羽流作為等離子體接觸器的有效性。離子接觸器是一個術(shù)語，是在人們期望把產(chǎn)生等離子體的航天器作為導體，接觸到比其幾何面積大很多的有效環(huán)境等離子體區(qū)域。NASA所形成的研究理論表明，等離子體接觸器不僅大大增強了離子收集度，而且充當著向空間等離子體注入電流的有效電流源。但是這種論斷的理論基礎(chǔ)，就像用經(jīng)驗判斷一樣，并不適合精準的預測，兩者都需要做進一步的完善?！　∮捎谠谲夁\行時，負載電流的脈動、感應電壓和等離子體性能的起伏等因素的影響，繩發(fā)電系統(tǒng)隨時間而變化。對這種變化的幅度也已進行了研究，利用把系統(tǒng)視為終端負載和分配RC線路的方法確定了影響的因素。雖然系統(tǒng)時變很大，但相應的時間常數(shù)很小，這也允許系統(tǒng)采用準靜態(tài)方式做出反應。后一個結(jié)論同樣與類似ELF天線功能的系統(tǒng)中的電子槍電流脈動有關(guān)?！　‘斚惹暗难芯勘砻鳎c真空中調(diào)制天線相比，導電繩是一種有效的ELF波發(fā)電機，并且這種波與地球電離層空洞耦合很小，也許導電繩系統(tǒng)當然就成為一種有用的電源。

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