每平米造價100萬元，每天發電1000度，天宮「充電寶」究竟如何？
隨著一批又一批航天員的升空和返航，中國空間站的建設已經步入了尾聲，而除了「中國速度」令人震驚以外，「中國質量」也令人嘖嘖稱奇。
火箭的多次發射升空，代表著中國空間站建設進入尾聲
作為一個新時代的空間站，中國空間站在某些方面的性能確實很強悍，比如咱們今天要說的屬於中國空間站的「充電寶」，它每天能夠發電1000度，但每平米造價可達100萬元。
那麼，這個「充電寶」到底是什麼？它的存在有何價值呢？
中國空間站的關鍵技術
中國天宮空間站是以三艙T字構型為基本結構的，這三個艙段分別是天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙。在這個結構當中。天和核心艙處在居中位置，此外它也是我國率先發射的艙段。
中國空間站以T字型為基本結構
作為一個由中國自主研發、搭建的空間站，天宮空間站成為了「中國製造」的新驕傲。因為人們在研製的過程中，對大量的關鍵技術進行了創新升級，比如在空間站機械臂、高效電源系統、物化再生生保、在軌推進劑補加等等。
以物化再生生保技術為例，它就是宇航員在空間站中正常生活的關鍵所在，因為它的存在會降低宇航員生活消耗品的補給需求，使空間站變成一個小型的生態圈，實現「生態循環」。
空間站當中的再生生保系統實現了「生態循環」
天宮空間站當中的再生生保系統包括多種再生方式，比如電解制氧、二氧化碳去除、水處理、尿處理等。其中尿處理的子系統，能夠幫宇航員解決「水源」問題。
除了創新性的再生生保系統以外，天宮空間站的高效電源系統也十分優秀，甚至常常被拿來與國際空間站進行對比。許多網友稱其為空間站的「充電寶」，能夠讓空間站時刻保持「滿電」狀態。
天宮空間站還裝有高效電源系統
中國空間站的「充電寶」到底是什麼？
這個所謂的「充電寶」，和大家想像中的有些不一樣，其電力來源是太陽，因為從本質上來說，它是一個「太陽翼」。
這種太陽翼主要是由基板、板間鉸鏈機構、根部鉸鏈機構和電池電路等部分組成的，它與空間站的艙體結構相連，在發射時可以收攏並且固定在艙體結構的側壁上。
太陽翼與空間站的艙體相連
在入軌之後，人們就會使用專門的飛行程序對其進行解鎖釋放、展開，並且為了能夠順利發電，還會讓它「跟蹤太陽」。人類發明這種太陽翼的時間很早，大約是上世紀中期，而空間站上的太陽翼類型也不一樣，可以分為兩種，一種是半剛性太陽翼，另一種則是柔性太陽翼，兩種太陽翼的優勢不同。
國際空間站和我國天宮空間站，所使用的的都是柔性太陽翼，它相較於另一種太陽翼來說，擁有收攏後體積更小、質量更輕的優勢。一般來說，這種太陽翼擁有伸展機構、抬升機構、柔性太陽電池陣等結構。
柔性太陽翼的基本結構
國際空間站上的柔性太陽翼，基板上裝有發電效率為14.2%的電池片，並且擁有雙面發電板塊，不過背面的發電效率明顯不如正面。
而我國天宮空間站上的太陽翼有明顯的升級，不僅在三個艙段各配備了兩個太陽翼，還在太陽翼上粘貼了發電效率可達30%的三結砷化鎵電池片。
發電效率很高的三結砷化鎵電池片
值得一提的是，各個艙段的太陽翼翼展還有著明顯的區別，比如天和核心艙太陽翼展開之後長度為12.6米，問天實驗艙和夢天實驗艙的太陽翼，展開之後則能達到27米。
在擁有這些「太空充電寶」以後，天宮空間站整站的發電功率大幅度提升，每天的發電量在1000度左右。
此外，為了保證這些「充電寶」能夠時刻跟蹤太陽，在陽照區隨時正對太陽，提升其發電能力，兩個實驗艙的太陽翼還採用了雙自由度驅動機制，確保能夠隨時對日定向。
天宮空間站實驗艙的太陽翼可以對日定向
當然，想創造出如此高性能的柔性太陽翼並不是一件容易的事情，不論是在人力還是財力方面，我們都付出了很多。
咱們在上文中提到了，天宮空間站太陽翼上的電池片發電效率相較於國際空間站太陽翼電池片發電效率，無疑高出了一倍有餘。而之所以能取得這樣的成就，主要得益於我國使用的新材料，這種材料是第二代半導體砷化鎵。
太陽翼上使用了第二代半導體砷化鎵
為了研製出這種材料，曾在美國任職的半導體專家林蘭英專門回到了國內，然後幫助中國研製出了相關的材料。在經過各種技術的融合之後，咱們終於將其製成了太陽翼上的電池片，利用它來做空間站的「充電寶」。
據悉，這種材料的造價非常高，一平方厘米的價格就能輕鬆超過100元，在這種情況下，每平方米的造價自然能輕鬆達到100萬元了。而天和核心艙上太陽翼展開之後，面積都已超過了130平方米，因此大家可以想像一下總價達到了多少。
由砷化鎵製成的太陽翼價格十分高昂
除此之外，天宮空間站的柔性太陽翼還是由碳化硅增強鋁基複合材料製成的，這使其擁有了其他的一些優勢。比如說耐磨性能強、熱膨脹係數小、導熱性能高等等，這些特殊材料再次提升了太陽翼的能源轉換效率，使其成為了名副其實的「充電寶」。
資料顯示，僅天和核心艙的單翼，就能為空間站提供9000瓦的電能，在滿足艙內所有設備正常運轉的同時，完全可以保證航天員在空間站中的日常生活。
太陽翼的存在滿足了空間站艙內設備的運轉需求
當然，柔性太陽翼的優勢很明顯，卻也具備一定的缺陷，那就是它的服役壽命和在太空中的適應能力較差。為了解決它的壽命問題，我國的研究人員又想出了其他的妙招。
充電寶的特殊「塗層」
大家都知道，太空當中的環境非常的複雜，許多因素會影響空間站各個設備的性能。其中原子氧就算是影響較大的因素，它本身是一種極強的氧化劑，會對空間站的外部材料起到剝蝕作用。
太空中的環境很複雜，會對航天器造成各種危害
而咱們的「太空充電寶」當然也會受到它的影響，所以為了減輕原子氧的剝蝕效應，我國在太陽翼上塗上了特殊的塗層。這是一種硅氧烷防護塗層，是由蘭州空間技術物理研究所研製的。
這些防護層不僅可以防護原子氧的性能，柔韌性也非常強，不會影響到太陽翼的使用。在這種情況下，這個「太空充電寶」就能更好地發揮自己的能力了，使用壽命也明顯延長。
天宮空間站太陽翼上有特殊的塗層
接下來，就讓我們一起期待著天宮空間站全面建成這一天的到來吧！到那時，將會有更多的中國人完成載人航天的夢想！
