作为航天员实现天地往返的“生命之舟”，神舟飞船是我国可靠性安全性要求最严苛的航天器。在多年的研制过程中，承担“神舟之心”——电源分系统研制任务的中国航天科技集团有限公司八院811所研制人员始终将“万无一失”“稳妥可靠”铭记于心。“形势在变化，任务在升级，为适应载人航天各阶段新的任务需求，电源分系统一直以‘小步快跑’的方式，稳步迭代升级。可以说，每一发都有进步。”八院神舟飞船电源分系统主任设计师钟丹华介绍道。
应对复杂环境能力再升级
进入空间站应用与发展阶段，神舟飞船长期停靠于天和核心舱前向端口或径向端口，并经历空间站组合体多次的轨道维持和调姿，以及不同来访航天器的对接和分离。电源分系统的太阳电池翼及其驱动系统，需要调整姿态并承受复杂的外部力量影响。为此，八院研制人员通过地面充分的仿真分析、试验考核和模拟验证，对神舟十七号电源分系统的驱动机构进行了升级。“整机输出力矩裕度提高了7倍多，通俗地说，驱动能力更强了，可以更好地控制太阳电池翼完成跟踪、捕获等动作。”钟丹华解释道，“同时，供配电安全性也更高了，承载能力更强了，飞船驱动机构能够以更好的状态承受发射段的过载、振动和冲击，以及在轨段太阳电池翼展开、飞行器变轨、对接、停靠、返回制动、轨返分离等各种情况下的力学载荷作用，应对复杂环境的能力更强了。”因为载人，必须“严而更严、慎而更慎、细而更细、实而更实”，八院电源分系统研制团队将追求精益求精的精神发挥到了极致。按照神舟飞船任务阶段分解，根据地面段、上升段、单舱飞行段、组合体飞行段及返回段六个阶段任务特征，研制团队开展了多项力学、热学环境试验验证。针对神舟飞船驱动机构升级后的新状态，开展了力学、热真空、寿命试验等8项鉴定级试验验证，对驱动机构涉及的部组件单独进行了组件级鉴定试验验证，并增加了多个专项摸底验证试验项目。“试验结果均满足要求，电源顺利通过了各级专项试验和复核复查，我们的目标是保障‘感觉良好’持续响彻在太空中”，钟丹华说道。
镉镍蓄电池的“收官之战”
在神舟十七号研制阶段，中国航天科技集团有限公司八院811所神舟飞船电源分系统研制团队重点对镉镍电池组过程质量控制和数据一致性进行了检查确认。这是神舟飞船使用的最后一批大容量镉镍电池。对于镉镍蓄电池这位全程经历载人航天“三步走”阶段的神舟飞船“金牌老将”来说，神舟十七号的成功发射，是其在中国航天器领域的“收官之战”。亲历神舟一号到神舟十一号发射任务的811所神舟飞船镉镍蓄电池专家费君生介绍，镉镍蓄电池的高安全、高可靠特质，尤其是其良好的耐过充、耐过放性能，非常适合在神舟飞船这种高安全要求的环境中使用。自1999年神舟一号发射以来，镉镍蓄电池已成功为神舟飞船“服务”16次。神舟一号到神舟七号应用了65安时的镉镍蓄电池，神舟八号为了提升整船的供电能力，将电池容量升级至70安时。在自此之后的9艘神舟飞船，镉镍蓄电池依次顺利通过了单船飞行、多个组合体飞行、空间站建造阶段、空间站应用与发展阶段的多次飞行考核，其中最严峻的挑战当属空间站应用与发展阶段。神舟载人飞船停靠在空间站前向或径向接口，会遇到严重的遮挡，在接受空间站并网供电的时候，镉镍蓄电池会面临“充放电不规律”“或“不充不放长期搁置”等复杂情况。而镉镍蓄电池固有的“记忆效应”，也会影响其发挥最大能动性。811所研制团队开展了一系列减记忆效应措施研究，采取了一系列在轨控制措施，“在神舟十二号到神舟十五号的在轨与返回任务中，镉镍蓄电池‘表现出色’，目前在轨的神舟十六号镉镍蓄电池也‘发挥稳定’。”钟丹华说道。随着长寿命大容量锂离子电池的安全性得到广泛验证，载人飞船采用该电池的日程越来越近。在中国空间站进入常态化运营后，神舟飞船后续将应用比能量更高的锂离子蓄电池，“进一步满足型号任务需求，通过电源技术的不断进步，为飞船的正常运行持续提供可靠保障”，费君生说道。
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