太陽帆板,也稱為太陽能帆板,是航天器重要組件之一,展開后接收太陽能轉換為電能,再通過電推進系統將電能轉化為機械能,功能是為航天器提供能量或者動力,具有高效、可再生、環保等特點。
根據新思界產業研究中心發布的
《2023-2028年中國太陽帆板行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,太陽帆板可以應用在衛星、飛船、探測器、空間站等航天器中,除了可以實現能量供應以外,還可以實現動力供應。能量供應是為有效載荷開機工作提供電力,為觀測、數據收集/處理/傳輸等環節提供能量,保障任務順利完成。動力供應包括兩方面,一是為在太空中飛行的航天器提供長時間穩定的動力,使其順利達到目的地;二是為著陸探測器提供動力,使其能夠在星球表面行走實現探測。
早期,太陽帆板的作用主要是能量供應,現階段動力供應重要性日益突出。在航天器推進系統中,電推進系統在部分應用領域開始取代傳統化學推進。電推進系統不依賴化學燃料,且比沖高,長時間加速后最終速度高,可以利用太空中資源豐富的氫氣來實現推進。理論上來講,只要擁有足夠的電能,電推進系統就可以持續工作,為航天器提供動力。
為減少燃料攜帶量、降低航天器重量、實現長距離飛行,目前全球各航天大國正在大力研究電推進系統,電推進系統在航天器上的應用比例持續攀升,并且新型的、大功率大推力的電推進系統還在不斷被開發問世,未來應用潛力巨大。由此來看,太陽帆板是航天器不可或缺的重要組成部分。
太陽帆板在航天器進入預定軌道后,能否順利展開正常工作,直接關系到任務成敗。太陽帆板展開通過機械結構來實現,一般是通過鉸鏈機構打開來帶動帆板展開,并利用螺旋彈簧來保持狀態穩定。太陽帆板機械機構精度要求高,由于工作在復雜太空環境中,其適應能力、可靠性也同樣要求高,研發生產具有高技術壁壘。
太陽帆板采用的太陽能電池,早期是硅電池,隨著科技進步,現階段砷化鎵電池是主流產品;太陽能電池的基板包括剛性基板與柔性基板,可以應用在不同場景中,例如天和核心艙、問天實驗艙配置的是柔性太陽帆板,衛星上一般采用的是剛性太陽帆板。
新思界
行業分析人士表示,一直以來,我國太陽帆板主要應用在計劃航天領域,近年來,我國商業航天市場發展迅速,2017-2022年市場規模年復合增長率達到22%,帶動商業太陽帆板發展速度加快。微動時空是我國首家專業研制衛星太陽帆板驅動裝置的公司,2023年8月,其研制的國內首款商業航天衛星太陽帆板驅動裝置搭載航天器成功入軌。