让北斗成功在太空展翅 ?上海航天自主研发电源系统

　　昨天下午，我国正式宣布北斗三号基本系统完成建设，并开始提供全球服务。时光回溯到2017年11月5日19时45分，北斗三号首发双星在西昌卫星发射中心发射取得圆满成功，开启了北斗卫星导航系统全球组网的新时代，北斗卫星导航系统“三步走”战略进入最后一步。上海航天在此次型号中承担卫星电源分系统的研制任务，回忆起研制过程的不易，北斗导航卫星电源分系统研制团队感慨万千。

　　2004年起，上海航天团队共承担了21颗北斗导航卫星的电源分系统研制工作。当初，争取任务时，上海航天人经历了一场艰苦的技术攻关之旅。

图说：工作中的电源分系统团队  来源/上海航天供图

　　为满足十年在轨寿命对我国中高轨卫星研制的一大挑战，811所PCU（电源控制单元）研制团队通过设计和反复试验来达到长寿命的要求，根据鉴定产品测试结果，811所的PCU产品在技术指标全部满足要求的同时，装机元器件的国产化率达99%，为所有单位最高，在充放电效率、负载瞬态特性和重量等方面具有优势。同时该PCU还具有自我诊断治疗的能力，在部分模块出现故障的情况下，可通过指令切换实现故障隔离，继续进行正常电源管理，是名副其实的高效自主PCU产品。

　　相比于北斗一号、北斗二号甚至国外的其他导航卫星，北斗三号的独特性为电源分系统的设计带来前所未有的新课题，但均被811所研制人员一一化解了。

　　为了保证导航服务效果，北斗三号卫星的信号功率相比北斗一号、北斗二号以及国外主流的其他导航系统，要求增加了至少50%，这也就意味着卫星能耗的增加。面对这个难题，电源分系统团队集智攻关，在电源分系统的三个领域均采用了全新设计。

　　在太阳电池方面，研制人员采用了更高效的太阳能电池片，其转换效率为30%，在初期能发出4000瓦左右的功率，完全满足了整星的需求；在储能电池方面，为了满足总体对电池重量和体积提出的“减重减体积”和长寿命的要求，研制人员首次在北斗导航卫星上采用了大容量高比能锂离子蓄电池，其在轨寿命可达到10年；在电源控制器上，研制人员则使用了高效控制器来控制电池温度，配合30%转换效率的高效砷化镓太阳电池，保证了电源系统在正负超过200度的恶劣太空温度下正常工作，满足了卫星年长期在轨工作的需求。

　　值得一提的是，北斗三号使用的太阳能帆板，研制人员在考虑基板材料时选择了碳纤维材料，看起来很大的一张板，拎起来却如塑料泡沫板般重量。尽管如此，它的强度却可以跟铝合金的强度媲美。据团队研制人员介绍，为了保证卫星的运行功率，正常情况下卫星会采用好几块这样的太阳帆板，采用碳纤维材料，既保证了最多的太阳能帆板面积，也可以将足够的重量分给其他载荷，这是电源分系统团队历经多次艰辛后的又一项新突破。

　　本报记者 叶薇 通讯员 沈睿