“家园”的能源

在几百千米的轨道上，空气稀薄，太阳无漫射，空间背景黑暗，对比度比地面大得多。会造成宇航员视力下降，看不清仪表读数。其次飞船处在黑暗中时，舱内需用高效白炽灯或其他措施来保证舱内的亮度。为了录下宇航员的工作、生活情况及舱内景物，舱内还必须安置摄影灯。无论是日光还是灯光，舱内都要采取有效措施，使之光线柔和、照度明亮。此外，除了照明外，飞船内许多设备和仪器都是需要电来启动并保持运转的。

电源是飞船的心脏，其电源主要靠以下几种办法来解决。其一是太阳能电池，这是一种可以把光能直接转换成电能的半导体器件，寿命长，可连续工作。只要向着太阳，太阳能电池就能工作，向仪器设备提供电能，同时给蓄电池充电。背着太阳时，蓄电池就接替太阳能电池供电。目前太阳能电池方阵有二类：一类是立体装式，即太阳能电池直接安装在飞船的壳体上；一类是展开式，将方阵独立于壳体之外，形成单独部件，发射时以一定方式固定在卫星本体上，并收藏在罩内，进入轨道后才完全展开。太阳能电池有硅太阳能电池、砷化镓太阳能电池、硫化镉太阳能电池。它们都是按一定要求串联和并联而成的。美国在“发现”号航天飞机上曾试验了一种柔性太阳能电池，它在天上展开的面积为 31 米×4 米，有 10 层楼高。这种电池采用印刷电路的方法在卡普隆薄膜上制成，可像手风琴一样展开和收缩，折叠时可收放在一个 18 厘米的小匣子里。能产生 12. 5 千瓦以上的电能，比普通太阳能电池在性能、寿命、用途上略高一筹。其二是燃，料电池，它是一种将燃料的化学能转变为电能的电化装置，工作原理与一般蓄电池相似，也是由一种电解液隔开的两个电极所组成，既能产生电又能产生水（在宇航员喝的水一节中有叙述）。其种类有离子交换膜氢氧型，改进的培根型，石棉膜型。额定功率为 200 瓦、2000 瓦、5000 瓦，航天飞机在 7 天的飞行任务中，一共需耗电 1627 千瓦小时，主要靠三个燃料电池供给，每个电池最小功率 34 瓦，平均功率 7 千瓦，最大功率 12 千瓦，整个燃料电池最大功率 24 千瓦，平均功率 14 千瓦。在一般情况下，只使用两个燃料电池。根据设计要求，燃料电池的寿命是 5000 小时，工作寿命为2000 小时，每组燃料电池可以完成 29 次 7 天的飞行任务。三是核电池，具有功率大、寿命长的特点，核电池大致分为二大类：放射性同位素电源和核反应堆电源，功率约为 2－5 千瓦，据报道，前芦苏联已在发射的 33 颗海洋监视侦察卫星上安装了核电源。核电源能给卫星和飞船带来稳定的电源，亦给人类带来了忧虑，30 多年来，前苏联已有多颗卫星发生故障，其核动力装置给地球带来难以排解的心理压力，时常担心核祸从天而降。目前美国正在研制 20 千瓦的空间核电源，工作寿命为 3 ～ 5年，以接替寿命短的电池。

不论哪种电池，其电流均要通过功率分配和控制系统分配到飞船各处需要电源的部位去，通过计划分配来满足飞船及其乘员对电力的需求，保证宇航员正常的工作和生活。

目前，空间站的核发电技术正处在研究阶段。美国宇航局、能源部和国防部的战略防御创新办公室制定了一个“自供电 100 号计划”，预计发展中的空间站耗电量将超过 300 千瓦。这样大的电力供应量，只有依靠核发电来解决，其核发电装置有三种构想，一个是把反应器牢固地安装在空间站上，星上系统需要有 38. 5 至 49. 5吨的保护层来防止核辐射的破坏，这意味着要增加空间站的起飞重量。一个是用一根很长的软链把核电站吊在空间站上，这样虽可减少防护层的重量，但 30 千米长的吊链系统会使空间站加速并影响有关科学实验的失重环境。一个是安装在 200 千米高的自由飞行平台，其弊端是这种平台需要姿态控制、能源和通信系统，且难以修理。哪种方法可行，现在未成定论。如果空间核电成功的话，将标志着空间站上了一个新的台阶。