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天宮空間站雖然是后起之秀，但論噸位,、個頭與太陽翼面積，其實(shí)與國際空間站還有不小差距。但神奇的是，中國天宮的發(fā)電能力,，居然能與國際空間站（ISS）能打個平手，這是為何,？

中國空間站一期建成之后，有3個大型艙室,，大概是90噸重量,，其中問天、夢天各有兩組太陽翼,，天和核心艙還有2組太陽翼,，總共六組，都是中國獨(dú)創(chuàng)應(yīng)用的柔性太陽翼,。

中國空間站未來可以拓展到180噸,。雖然天宮本身已經(jīng)不小，但相比國際空間站還是有些差距,。國際空間站是個420噸的太空怪獸,，擁有8個大型太陽翼，6個大型艙室,，無論是個頭還是太陽翼數(shù)量,，都比天宮大了很多。

但是,，在這些數(shù)據(jù)對比里,，有項(xiàng)數(shù)值卻完全不成比例。那就是在重量,、數(shù)量都相差較大的前提下,，中國天宮空間站的發(fā)電功率，居然與國際空間站差不多,。換句話說,，中國天宮用小得多的尺寸和重量，實(shí)現(xiàn)了對國際空間站發(fā)電功率,、有效艙室體積等指標(biāo)的追趕,。

【天宮發(fā)電主要靠四個大型太陽翼，再加上其他太陽能板,，發(fā)電總功率超過100千瓦】

國際空間站靠8個電池板，可以產(chǎn)生84-120千瓦的電力。與夢天完成對接后,，天宮靠6套電池板,，設(shè)計發(fā)電功率就已經(jīng)超過100千瓦，兩者發(fā)電能力已經(jīng)基本相同,。這是什么原因,？

是天宮的太陽能板更大嗎？結(jié)果數(shù)據(jù)顯示,，并不是這樣,，ISS的面積反而更大。國際空間站的太陽翼,，長度超過30米,。天宮最大的四個太陽翼，規(guī)格是27米X4米,，展開面積只有138平米,。

用這么小的身板，發(fā)這么強(qiáng)的電,，其實(shí)關(guān)鍵就在材料與技術(shù)上,。乍看ISS與天宮都是太陽翼，樣子結(jié)構(gòu)都差不多,，但實(shí)際上完全是兩個時代的產(chǎn)物,。

中國空間站的柔性太陽翼，完全是自主研制,，壽命長,、可靠性高、可以重復(fù)展開收放,，厚度只有0.7毫米,，采用三結(jié)砷化鎵材料，發(fā)電效率超過30%,，采用鋰電池存儲能源,；而且有獨(dú)特的太陽定向裝置，隨時正對著太陽,，確保發(fā)電效率,。

整個中國空間站，每天發(fā)電量可以達(dá)到約1000度,，可以保證空間站幾十個實(shí)驗(yàn)機(jī)柜的全天運(yùn)作,，還有能量富余。關(guān)鍵是，中國空間站的太陽翼采用二次展開的獨(dú)特設(shè)計,，結(jié)構(gòu)和材料領(lǐng)先世界,，重量比國際空間站大大減輕，不需要復(fù)雜的桁架結(jié)構(gòu),，日后維護(hù)更換也更方便,。

早在1890年代，不到20歲的法國物理學(xué)家埃德蒙·貝克勒爾,，其實(shí)就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了光伏效應(yīng),，給人類的能源領(lǐng)域打開了全新的大門。但因?yàn)楣β侍�,，這技術(shù)在地面上一直沒怎么開發(fā)利用,，直到20世紀(jì)50年代太空時代開啟，才開始大放光彩,。1958年首次用在了美國衛(wèi)星上，當(dāng)時發(fā)電功率,，只有5毫瓦,。

【天才物理學(xué)家埃德蒙·貝克勒爾，光伏效應(yīng)也被稱作貝克勒爾效應(yīng)】

太陽的輻射強(qiáng)度,，在地球附近是穩(wěn)定不變的,，想要提升太陽能發(fā)電功率，只有2個辦法：一個是增大面積,，一個是增強(qiáng)光電轉(zhuǎn)換效率,。實(shí)際上在1998年時，國際空間站使用的已經(jīng)是較為先進(jìn)的硅基太陽能電池板了,，不但面積巨大,，轉(zhuǎn)換效率也達(dá)到了14%。

【先鋒1號是美國第二顆衛(wèi)星,，其實(shí)只有巴掌大,，可見當(dāng)時美國航天技術(shù)確實(shí)有些落后蘇聯(lián)】

但是作為第一代半導(dǎo)體材料，想再提升硅基太陽能的發(fā)電功率,，已經(jīng)比較困難了,。有人就想到了新材料，那就是第二代半導(dǎo)體砷化鎵,。相比轉(zhuǎn)換效率最高14%的硅基,，砷化鎵的光電轉(zhuǎn)換效率可以超過30%，直接翻倍,。

即便有了新材料了，想造出太陽翼也是困難重重。太陽翼要直接在太空里與強(qiáng)輻射對抗,，面臨著300度的高低溫差,，需要在這么惡劣的條件下，需要避免老化,，維持?jǐn)?shù)年甚至十幾年的壽命,，難度可想而知。

而且,，就像半導(dǎo)體硅一樣，砷化鎵也需要單晶結(jié)構(gòu)才能使用,，僅僅是制備這種產(chǎn)品就需要很高的技術(shù),。那么，半導(dǎo)體技術(shù)相對薄弱的我國,，是怎么較早用上這個技術(shù)的,？

因?yàn)槲覈蝗眹浚€有前輩打下基礎(chǔ),。林蘭英院士曾是美國著名半導(dǎo)體專家,，放棄優(yōu)厚條件回到祖國，在五六十年代,，先后負(fù)責(zé)研制成中國第一根硅,、砷化鎵等單晶，為我國半導(dǎo)體材料研究打下最堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。

【林老曾是美國頂級半導(dǎo)體公司的頂級專家,，56年她放棄優(yōu)越條件毅然回國，曲折程度不比錢學(xué)森差多少,，也被美國政府“關(guān)照”,，遭到攔截搜查扣押】

于是，在一代代科研人員接力下,， 2016年天宮二號升空,，就開始用上半剛性三結(jié)砷化鎵電池板的全新技術(shù)，這時中國已經(jīng)在新型太陽翼技術(shù)上,，走在了前頭,。不知是不是巧合，2017年美國緊接著在國際空間站,，測試了砷化鎵太陽翼,，計劃2022-2023年給ISS換上新設(shè)備，增強(qiáng)發(fā)電能力,。與中國前后腳更新太陽翼設(shè)備,，還真是“巧合”,。

至于砷化鎵電池板的生產(chǎn)技術(shù)門檻到底有多高，看造價就能體會到了,。三結(jié)砷化鎵電池板,，一平方厘米造價超過100元人民幣，一平米造價就是100萬,，在有些城市都能買一套房了,。

【三結(jié)砷化鎵電池板加工特別復(fù)雜，而且使用的材料也是昂貴金屬,，但確實(shí)是非常優(yōu)秀的發(fā)電裝備,，這時候不能單純的算經(jīng)濟(jì)賬，技術(shù)性能超過一切】

砷化鎵材料從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用,，走過了半個多世紀(jì)才開始有眉目,，背后是相關(guān)技術(shù)和加工工藝的不斷革新，是一整套產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸完善與支撐,。

很多類似的技術(shù)也都需要這樣的厚積薄發(fā),，經(jīng)過十幾年數(shù)十年的積淀，才能出成果�,，F(xiàn)在半導(dǎo)體材料已經(jīng)發(fā)展到第三代了,，希望我國能再接再厲，生產(chǎn)出光電轉(zhuǎn)換效率更高的新型材料,，為下一代中國太空“巨艦”充能。

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