太空——航天器有效载荷和发动机

航天器有效载荷

航天器的有效载荷是指航天器上装载的为直接实现航天器在轨运行要完成的特定任务的仪器、设备、人员、试验生物及试件等。

航天器有效载荷是航天器在轨发挥最终航天使命的最重要的一个分系统。

有效载荷的种类和功能取决于航天器的用途和目标。例如,通信卫星的有效载荷主要包括转发器和天线,遥感卫星的有效载荷主要包括各种遥感器和数据传输设备,空间探测器的有效载荷主要包括各种探测仪器和科学实验设备等。

有效载荷的设计和研制需要考虑航天器的性能要求、工作环境、成本效益等因素,以及与航天器平台和应用系统的协调和优化。

空间机器人系统

空间机器人系统主要用于舱外作业,常见的两种为MSS和MPN:

MSS是国际空间站移动服务系统(Mobile Servicing System)的缩写,由移动基座系统(MBS)、空间站遥控机械臂(SSRMS)、末端灵巧机械手(SPDM)及移动传输器(MT)四个部分组成。MSS的主要任务是辅助空间站在轨组装、大型负载搬运、ORU更换、航天员舱外活动辅助、空间站辅助维修等。MSS由加拿大航天局研制,因此也被称为加拿大机械臂2(Canadarm2)。

MPN是中国空间站多功能机械臂(Multi-Purpose Manipulator)的缩写,它是中国空间站上的主要机器人系统,由两个相同的7自由度机械臂组成,每个机械臂长约10米,末端定位精度为5毫米,负载能力为25千克。MPN的主要任务是辅助空间站在轨组装、物资搬运、舱外实验平台维护、航天员舱外活动辅助等。MPN由中国航天科技集团研制,是中国自主研发的首套大型空间机械臂系统。

航天器供电子系统(SPS)

航天器供电子系统是指航天器上用于产生、储存、转换、调节和分配电能的各种装置和系统。它是航天器的重要组成部分,也是航天器正常工作的基础。航天器供电子系统的主要功能有以下几点:

  • 将不同类型的能源(如太阳能、核能、化学能等)转换为电能,满足航天器的用电需求;
  • 将电能储存起来,以备在没有外部能源输入的情况下(如地影期、故障期等)为航天器提供电能;
  • 将电能转换为不同的电压、电流、频率等参数,以适应不同的用电设备和负载;
  • 将电能分配到航天器的各个子系统和模块,实现对电能的有效利用和管理;
  • 对电能进行监测、控制和保护,保证航天器的电力安全和可靠。

航天器供电子系统的一般由以下几个部分组成:

  • 发电装置:根据不同的能源类型,有太阳电池阵、核电池、化学电池等,它们将光能、核能、化学能等转换为电能;
  • 电能储存装置:主要是蓄电池,它们将多余的电能储存起来,在需要时释放出来,一般采用镉镍、氢镍、锂离子等类型的蓄电池;
  • 电源控制装置:主要是分流调节器、充电调节器、放电调节器等,它们对发电装置和电能储存装置的输出电能进行控制和调节,保证母线电压的稳定;
  • 电源变换装置:主要是直流-直流变换器、直流-交流变换器、交流-直流变换器等,它们对电能进行不同的电压、电流、频率等参数的变换,以适应不同的用电设备和负载;
  • 配电装置:主要是开关、继电器、保险丝等,它们对电能进行分配、切换、保护等功能,实现对电能的有效利用和管理;
  • 测控装置:主要是传感器、遥测、遥控等,它们对电能进行监测、反馈、指令等功能,保证航天器的电力安全和可靠。