“嫦娥五号”轨道器供配电系统高比能设计

刘志强，赵 晨，曹 彦，陈建岳，杨 敏，李天义

（上海宇航系统工程研究所，上海 201109）

引 言

随着航天技术的进步，人类探索太空的脚步必将越走越远。从“东方红一号”开始，我国已经逐步成熟掌握了近地乃至地球同步轨道航天器的设计。走出地球这个摇篮，踏入深空是人类必然的选择，而月球探测正是人类深空探测的起航之旅[1]。

我国自2004年嫦娥工程立项以来，已经圆满完成了嫦娥工程“三步走”中的“绕”“落”“回”。“嫦娥一号”（Chang'E-1，CE-1）、“嫦娥二号”（Chang'E-2，CE-2）探测任务成功实现了月球轨道环绕并获得了高分辨率全月数字模型和三维月球地形图；“嫦娥三号”（Chang'E-3，CE-3）成功降落在月面让我国的空间技术水平跻身于世界先进国家行列[2-3]，成为继美俄之后世界上第3个实现月面软着陆的国家，“嫦娥四号”（Chang'E-4，CE-4）更是实现了人类的第1次月球背面软着陆。嫦娥探测器平台的供配电系统设计，与以前的地球轨道卫星有很大的不同。由于轨道距离远、速度增量大，且受制于运载火箭的发射能力，深空探测器对重量指标要求极为苛刻。

从“嫦娥一号”到“嫦娥四号”探测器的电源系统，均采用了当时国内所能达到的最先进且可靠的空间电源系统技术，以提高系统比能量密度。在发电方面，从“嫦娥一号”使用的单晶硅太阳能电池片发展到“嫦娥四号”使用的三结砷化镓太阳能电池，太阳光电转换效率大幅提升；在储能方面，从镍氢蓄电池组发展到了锂离子蓄电池组，其比能量成倍提高；在供电体制方面，从分阵式功率调节发展到统一功率调节，进一步提高了电源系统拓扑功率密度[4]。……