锂电池飞船 神18飞船换新电池!完美解决空间站遮挡阳光的问题,进入待命状态

小编 2024-10-06 聚合物锂电池 23 0

神18飞船换新电池!完美解决空间站遮挡阳光的问题,进入待命状态

我们知道神舟17号航天员马上就要执行史无前例的出舱任务了,修复空间站上损伤的太阳翼面板。

而我们的神舟18号飞船也做好了待命准备,一旦中国空间站出现严重的突发情况,那么,神舟18号飞船就可以在短时间内起飞,执行紧急救援任务,当然,这种情况的概率极低。

据了解,神舟18号飞船更换了新型电池,完美解决了空间站遮挡飞船柔性太阳翼阳光照射的问题。

截止到目前,神舟飞船一共发射了17艘,从神舟1到神舟17,所使用的蓄电池是“镉镍蓄电池”。

“镉镍蓄电池”的确是一款很不错的电池,具有高可靠性、高安全性、耐过度放电,耐过度充电等特点,可以满足中国空间站运行的需要。

但是“镉镍蓄电池”也有一个致命的缺点,存在“记忆效应”,当充放电不规律的时候,电池的容量将会大大降低,这就会影响空间站任务的有序开展。

此前,两组航天员在中国空间站内进行了三次“太空会师”,两艘载人飞船同时停泊在空间站码头上,一艘对接节点舱的前向接口,另一艘飞船必须对接节点舱的下向接口。

除了天舟和神舟飞船,中国空间站有三大舱段,天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱,每一个舱段都有两片巨大的柔性太阳翼,每片太阳翼的面积超过40平米,加上三大舱体的巨大结构,严重遮挡下向接口飞船上的阳光。

神舟飞船上有两片小型的太阳翼,太阳翼产生的电流先储存在“镉镍蓄电池”内, 需要的时候再给飞船上的多个电子仪器供电,但空间站巨型身体遮挡了阳光,太阳翼供电不足。

尽管空间站上的舱段可以逆向给飞船输送电流,满足神舟飞船的用电需求,但导致了镉镍蓄电池充放电频繁切换,充放电不规律,麻烦来了,电池容量大幅缩小。

而神舟18号飞船换装了高性能的锂电池,完美解决了“记忆效应”等问题,因为锂电池根本就没有记忆效应,跟镉镍蓄电池相比,高性能的锂电池质量更轻,容量更大,能满足中国空间站的飞行任务要求。

在很多人的印象中,锂电池的安全性令人堪忧,容易爆发火灾,但是用在飞船上的锂电池经过了特殊处理,非常的安全,已经通过了安全认证,可以放心使用。

也就是说,从神舟18号飞船开始,后期所有的飞船使用性能更高的锂电池,完美解决空间站遮挡阳光的问题。

其实神舟18号不仅仅是换装了锂电池,很多细节方面也进行了改进,比如使用最先进的仪表和仪器,使用最先进的技术,一边生产一边进行改进,这就是中国神舟飞船性能越来越高的原因。

值得一提的是,神舟17号任务时长是六个月,因此,神舟18号飞船预计在明年四月份发射,不过,在神舟18号发射之前,将发射天舟七号货运飞船,天舟七号会将大量生活物资提前送上空间站。

中国黑锅背定了 波音飞船用的钛合金 到底是来自中国还是印度?

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空间站的波音飞船的问题已经彻底发酵了,目前关于该飞船的命运有几个说法,一个是波音飞船的返回时间将从7月份直接延迟到9月初,另一个是波音飞船的电池将在45天内耗尽,之后整艘飞船将成为一块废铁,还有一个问题是波音飞船的泄漏是因为波音用了冒充中国钛合金的印度钛合金材料,波音还验收通过了!

事情变得越来越有意思了,而且对于这个材料到底是不是来自印度目前还可以验证,但要是未来波音飞船返回地球,那么将死无对证,更让波音恼火的是现在验证仅仅只是理论上的,实际完全无法操作!

波音飞船的返回事件将从7月份直接延迟到9月初?

社交媒体上有网友表示,波音已经将返回时间从7月份延迟到了9月3日,从最初的最长45天拉长到了2个月,两名宇航员被“困死”在了太空中,不过在美媒SpaceNews上仍然是不明确,仅仅表示最早将在7月下旬前完成所有工作后返回地球。

被困死在太空中?没有的事!

有网友表示,之所以延续到9月3日是因为波音并不想竞争对手SpaceX的飞船将宇航员带回,而是坚持自行修复飞船将宇航员带回!所以该网友表示,波音已经开始赌命,让完全没有安全感的波音飞船继续执行载人任务!

真是这样?美国宇航局商业载人航天计划经理史蒂夫·斯蒂奇在28日的新闻发布会上表示:“布奇和苏尼并没有被困在太空中。我们的计划是继续用星际航线飞船将他们送回地球,并在合适的时间将他们送回家。我们还需要做一些“额外的工作”才能最终返回地球。”

这个额外的工作就包括白沙测试设施进行的推进器测试,此前波音飞船在对接国际空间站时有6台发动机“离线”,波音工程师将警告信号重置后解决了问题,但到今天为止还不知道到底出了什么问题,未确保问题不再发生。

因此目前安排了与 Starliner(星际航线飞船) 上的推进器类似的反作用控制系统推进器,并使其经历与Starliner在接近国际空间站时相同的燃烧情况,以希望重现故障。NASA表示,只有完成这些测试并审查其没有安全影响后,NASA 才会确定星际客机的着陆日期,这将使其最早在7月下旬之前完成。

波音星际航线飞船在6月5日发射,原本打算在6月14日返回,结果在对接空间站过程中发现发动机故障,之后又发现发射时出现的漏气情况并未解决,反而越来越严重,结果返回时间被推迟到18日,之后又推迟到22日,再是26日,然后又是7月份,到了6月30日传出的消息,时间已经被推迟到9月3日。

原因如上文所说,然而SpaceNews也比较权威却并没有如此说,到底哪个准确?种花家因此求证了这个说法,目前没有:“航天局正在考虑将星际飞船任务的最长期限从45天延长至90天”这个说法,不过倒是查到了以下这个报道:

NASA商业乘员计划经理史蒂夫-斯蒂奇(Steve Stich)在28日的新闻发布会上表示:

Starliner的设计飞行任务最长可达210天,但由于太空舱乘员舱电池的限制,这次首次载人演示任务的飞行时间被限制在45天。但空间站正在为这些电池充电,因此斯蒂奇说,航天局正在考虑延长最长停留时间。

他说:"未来 45 天的风险与前 45 天基本相同。"

斯蒂奇确实没有说90天,但说了因为电池限制被限制在了45天,但因为解决电池充电的问题,再过45天的风险也和目前一样,斯蒂奇应该想表达飞船的风险,但网友将其理解成了波音飞船打算在45天之后继续滞留国际空间站。

史蒂夫-斯蒂奇(Steve Stich)

波音飞船的电池将在45天内耗尽,之后整艘飞船将成为一块废铁?

其实上文已经部分回答了这个问题,但却不是很全面,波音飞船有两个“寿命”,波音飞船自由飞行60小时,另一个是对接在国际空间站上可以持续正常工作210天,那么这个45天是怎么来的呢?

原因是NASA最初根据乘员舱中的电池情况,将CFT(载人飞行测试) 任务的持续时间限制为45天,准确的说这个时间有点保守,主要根据电池状态衰减确定的,主要原因是对接空间站后并不是时时刻刻能照到太阳,而且波音飞船的太阳能电池是配置在轨道舱底部的,如下图所示:

在四台发动机之间,大约10平方米左右,可以提供3KW的电力,当然前提是太阳可以时时刻刻照射到,因为波音飞船在底部,对接口也有角度限制,因此国际空间站在围绕地球公转时在很多时都无法“晒”到太阳,每天都会有十几次充放电循环(不是完全充放电,波音飞船对接在轨待机功率1KW),NASA认为45天后电池就会衰减到一个阈值,为确保安全,NASA将CFT时间确定在了45天左右。

不过美国宇航局商业载人航天计划经理史蒂夫·斯蒂奇表示,目前已经与国际空间站连在了一起,电力系统也已经对接,波音星际航线飞船可以从国际空间站取电以及补充电力,这个电池满足NASA严格的CFT要求的时间会更长。

为什么还有个只能停靠210天的要求??

按理来说对接了国际空间站后,使用空间站的电力系统等,不存在时间限制,但龙飞船(210天)、波音CST-100(210天)以及联盟号(6个月)和神舟飞船(6个月)的在轨对接时间都在180~210天左右,为什么会有这个时间限制?

原因是多个的,比如载人龙飞船在2020年第一次载人飞行时的寿命只有119天,原因是龙飞船的利用轨道舱的圆周曲面拼接成了“太阳能电池裙摆”,避免了展开结构的麻烦,但曲面电池板因受热不均有可能造成电池性能衰减,从而影响整个飞船太空停靠时间。

那么用太阳能电池展开的联盟号和神舟飞船是不是就没有限制了?答案是否定的,因为燃料和氧化剂也存在一个自然耗散的问题,比如俄罗斯现役载人飞船联盟号尽管采用过氧化氢推进器,也存在自然耗散问题,同样影响联盟号在轨寿命,通常在轨运行200天左右。波音飞船也存在这个问题。

当然除了太阳能电池与燃料外,还存在加压系统的高压氦气与锂电池循环等问题,不过也不是不能将这种设计为长期,但最关键飞船是一次性消耗品,即使是重复使用的飞船,落地后这些存放过腐蚀性燃料(肼类燃料有毒且腐蚀性比较强)是必须要更换的,因此目前主流的飞船都是200天左右。

所以说45天后波音飞船是不会成为一块废铁的,但210天之后真有可能成为一块废铁,但那会应该是明年初了,对于波音解决问题应该还是有时间的,不过时间是有,但问题能不能解决却是一个未知数,所以波音面临的问题是到底敢不敢让宇航员坐这艘漏气的飞船返回?

波音飞船的泄漏:背后的供应链故事太精彩了!

波音飞船到底出了什么问题?两个问题,一个是漏气,另一个是发动机莫名其妙下线。目前NASA称要时间测试的就是发动机下线问题,波音CST-100飞船总共有28台发动机,发射后对接国际空间站当天出现了5台发动机莫名其妙故障下线的问题,波音工程师紧急“重置”后恢复,但并没有找到故障原因!

这个对接时出现故障也就拉倒了,毕竟早一会晚一会都没事,但在返回减速时问题就比较大了,可能会错过返回窗口,导致飞船滞留在轨时间大幅度增加(因为需要对星下点,如果不对的话还需要变轨),波音飞船在轨自由飞行时间能达到60小时,这个看似很久,但也就2天多一点,波音飞船在对接空间站以前就耗了一天多,现在还有一天多时间,你看波音为什么慌?就是因为万一要是有问题,只能再次对接国际空间站等待救援了。

另一个问题就是漏气,这个传闻配件来自中国已经满天飞了!波音就公开过一份钛合金来源来源造假的问题,6月15日,英国《金融时报》报道称波音和空客购买了含有虚假认证金属的飞机部件,称起因是原产于中国的钛合金材料,这两家公司从位于堪萨斯州的 Spirit AeroSystems 公司购买机身和机翼,该公司过去一年一直存在质量问题。制造这些机翼的金属原产于中国,据报道文件是伪造的,然后通过全球供应链,供应到了Spirit用于安装在这两家飞机制造商生产的喷气式飞机上的机身和机翼等部件上。

《纽约时报》早些时候报道了这一消息,称这些交易可能早在2019年就发生了。波音公司拒绝透露这些零件被用在哪架飞机上。Spirit制造了737 Max 的机身以及787 的机头和机翼前缘。同时这家公司也为空客提供零部件,为多款空客机型制造零件,包括A220的机翼和发动机吊架等。不过空客表示,他们知道这一情况,但已经对来自Spirit的零件进行了“多次测试”,结果表明“A220 的适航性仍然完好无损”,目前空客将继续合作。

似乎波音有意将问题甩锅中国,但使用同一部件的空客却认为该公司提供的部件质量没有问题!美国防部已经宣布启动调查,尽管美国的调查还没结果,但中国这边的消息却已经有了,且看这个故事继续演绎:

美国防部启动调查的对象是航空工业集团陕西宏远航空锻造技术公司,因为该公司曾给之前的波音提供过一批钛合金并用于制造波音飞机与飞船上的零部件,现在美国人称这批钛合金有问题,那么宏远是怎么回应的呢?

宏远航空公司的锻造集团发言人称,2019年确实卖了一批钛合金出去,当时卖给的是土耳其,土耳其倒手卖给了意大利,意大利又倒手卖给了美国人。官方表示卖出去的钛合金是专业合格的,但不知道美国人买到的是什么货。

意大利方面也表示,当时确实从土耳其购买了一批钛合金,但因不够用又从印度订购了一批,并且把从印度买的钛合金卖给了美国人。意大利还承认把中国的钛合金留着自己用了,把印度的钛合金卖给了美国。

各位看清楚了吗?来源造假很有可能就是意大利搞的,把来自印度的钛合金标上产地中国就卖给了美国人,但是问题来了,Spirit使用了这批钛合金同时为波音和空客生产配件,空客没问题为什么波音有问题?

这个或许有两个可能:一个是意大利可能出货了部分中国产的钛合金,Spirit用这批材料为空客生产了部件,因为美国正从供应链去中国化,但空客暂时还没有启动或者没有严查供应链,Spirit为了避嫌;另一个是Spirit的产品如一但波音安装可能有问题,比如心不在焉的工程师没有按规程操作等等,这两个可能性都存在,而且都很大,但这个问题得由波音和Spirit一起去核查了,甩锅到中国这边是不成立了。

更麻烦的是波音飞船会死无对证,因为漏气的位置在轨道舱,目前在轨仅仅支持理论上验证,因为波音飞船的轨道舱并没有留在轨维修的窗口!那么能等到返回地球再验证码?也不行,因为按返回程序,在脱离空间站变轨进入再入大气层之前,轨道舱会被抛弃在一条快速再入的轨道上,也就是说这个轨道舱将在不久后在大气层中烧得一干二净,到底来自印度还是中国已经不可能被证实!

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