[发明专利]验证太阳电池阵低轨等离子体环境防护技术的在轨暴露试验件

说明书

本发明提供了一种验证太阳电池阵低轨等离子体环境防护技术的在轨暴露试验件，本发明太阳电池阵采用与空间相同状态的太阳电池片，布片状态为30P30S，太阳电池阵串间电压和串间电流与空间站柔性太阳电池翼太阳电池阵的保持一致。太阳电池阵并联T型补偿电容阵，以模拟空间站柔性太阳电池翼整翼电容状态。太阳电池阵的负端通过高阻接舱体地产生负偏压，使用预设阻值的电阻作为负载模拟太阳电池阵在轨工作状态，采集采样电阻上的电压U₀，通过模拟量遥测通道下传，根据遥测参数判断试验件在轨运行状态，以验证空间站太阳电池阵材料、工艺及等离子体防护技术的有效性，使得在可达到技术验证目的的同时，节约了资源和成本。

技术领域

本发明涉及一种验证太阳电池阵低轨等离子体环境防护技术的在轨暴露试验件。

背景技术

太阳电池阵等离子体防护技术是航天器太阳电池阵设计不可或缺的。特别对低轨大功率高压太阳电池阵，由于其暴露在密稠等离子体环境中，太阳阵串间易发生持续的弧光放电，严重的可能导致太阳电池阵输出功率损失或完全失效。

根据我国载人航天发展三步走的战略规划，在第三阶段，我国将建造长期有人驻留的空间站。为了提高功率比，减少电能传输的损耗，电源系统将采用大面积柔性高压太阳电池阵。空间站运行于高度340～450km的近地轨道，该轨道空间等离子体密度可达约2.8×10¹²/m³，等离子体温度可达约1.4×10³K，太阳电池阵长期运行在此环境中，受等离子体环境长期影响比较严重。根据载人航天工程交会对接任务研制期间对该环境的认识，大型高压太阳电池阵在该轨道的等离子体防护措施显得更为重要。

国际上已有的几次等离子体防护飞行试验，分别为日本SFU的高压太阳电池阵试验，美国空军的PASP PLUS试验和NASA的SAMPLE试验等。SFU采用全尺寸模型方式，PASPPLUS试验和NASA的SAMPLE均采用小尺寸模拟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种验证太阳电池阵低轨等离子体环境防护技术的在轨暴露试验件，能够保证空间站柔性太阳电池阵在轨高可靠、长寿命。

为解决上述问题，本发明提供一种验证太阳电池阵低轨等离子体环境防护技术的在轨暴露试验件，包括：

基板和设置于所基板上的电池电路，所述电池电路包括太阳电池阵和补偿采集电路，所述太阳电池阵采用与空间站相同状态的太阳电池片，布片状态为30P30S，太阳电池阵的串间电压和串间电流与空间站柔性太阳电池翼太阳电池阵的保持一致，太阳电池阵的负端通过高阻接舱体地产生负偏压。

所述补偿采集电路使用与太阳电池阵并联的T型补偿电容阵，用于模拟空间站柔性太阳电池翼整翼电容状态，使用预设阻值的电阻作为负载模拟太阳电池阵在轨工作状态，使用采样电阻输出其两端的采样电压U₀并通过电连接器传输。

进一步的，在上述试验件中，所述基板由刚性基板上面粘贴柔性面板构成，柔性面板状态和空间站柔性基板相同。

进一步的，在上述试验件中，所述柔性面板为多层结构，依次包括硅烷化镀层、第一KAPTON薄膜层、第一胶粘剂层、玻璃纤维面增强数脂基复合材料层、第二胶粘剂层和第二KAPTON薄膜层。

进一步的，在上述试验件中，所述硅烷化镀层的远离相邻的所述第一KAPTON薄膜层的一面为贴太阳电池阵面。

进一步的，在上述试验件中，所述第一和第二胶粘剂层采用FK-01胶粘剂。

进一步的，在上述试验件中，所述第一和第二KAPTON薄膜层含树脂SP120N。

进一步的，在上述试验件中，所述电池电路还包括电连接器、电容阵、接地电阻、功率电阻和采样电阻，构成补偿采集电路。