一种深空探测器电源共用的方法

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1、V01．23No．158航天器工程SPACECRAFTENGINEERING第23卷第1期2014年2月一种深空探测器电源共用的方法雷英俊1张明1井元良1金波2(1北京空间飞行器总体设计部，北京100094)(2上海空间电源研究所，上海200245)摘要针对深空探测器重量约束苛刻的特点，提出了一种适合探测器A和B组合体的电源共用方法，充分利用探测器A和B电源控制器原有的功率模块，设计电源共用电路和一套逻辑控制指令，通过两器间的电接口实现电源共用，并对该方法的技术先进性进行了详细分析，可为深空探测器电源系统设计提供参考。关键词深空探测器；电源共用；电源系统中图分类号：v442文

2、献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673-8748．2014．01．010AMethodofPowerSharingforDeepSpaceProbeLEIYingjunlZHANGMin91JINGYuanlian91JINB02(1BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)(2TheInstituteofSpacePowerSourcesofShanghai，Shanghai200245，China)Abstract：Accordingtotheharshweigh

3、tconstraintofadeepspaceprobe，amethodofenergysharingfordeepspaceprobescomposedofprobeAandprobeBisproposed．TheoriginalpowermodulesofpowercontrollersinprobeAandprobeBarefullyused；anenergysharingcircuitandcontrolinstructionsaredesigned；energysharingisachievedthroughelectricalinterfacebetweenthe

4、tWOprobes；thetechnicaladvancementofthemethodisanalyzed．Themethodmightbeusedforreferenceforthepowersystemdesignfordeepspaceprobe．Keywords：deepspaceprobe；powersharing；powersystem1引言对于常规地球轨道航天器，电源系统在设计时已经留有足够的电源裕度，以应对航天器在飞行过程中的各种突发情况，保证航天器的正常电源供应N-z]。常规航天器的重量裕度较为宽松，可以通过简单增大太阳翼面积或增加蓄电池组容量来提高电源裕

5、度，以提高供电可靠性。但针对深空探测器，由于受到运载火箭发射能力的限制，对于探测器的质量约束非常苛刻[3{]，探测器A和B的组合体，若采用各自的电源系统提供电源，无法实现组合体电能平衡，如果简单增加各自的电源系统配置，将需要增加较大的质量，这样不能满足任务要求。国外在深空探测器电源共用方面已经取得了一些进展，如在NASA的“火星科学实验室”(MSL)电源系统结构中[6-s]，其轨道舱和好奇心号巡视器就存在电源共用，轨道舱和好奇心号巡视器的电源母线通过开关直接相连，在发射阶段，好奇心号巡视器的锂离子蓄电池和同位素电池为轨道舱供电，在地一火转移轨道中，通过调整轨道舱太阳电池阵输出

6、电压为好奇心号巡视器锂离子蓄电池进行充电，这种电源共用方法仅适用于多舱段航天器，对多个航天器的组合体有一定的局限性，无法解决各航天器充放牧稿13期：2013—10—18；修回日期：2013—12—06基金项目：国家重大航天工程作者简介：雷荚俊，男，工程师，从事航天器供配电总体设计工作。Email：leiyingjun@163．corn。第1期雷英俊等：一种深空探测器电源共用的方法电过程的相互独立与控制，这种方法同样不适用多个航天器对接的组合体(如空间站)，后者一般采用母线并网供电方案来解决电能平衡问题。本文通过某型号应用实例，对深空探测器的电源共用必要性进行分析，给出电源共用

7、的具体方法，并对此电源共用方法的优点、两器充放电过程独立控制和母线供电安全性进行了分析。2供电需求分析2．1负载需求发射前，探测器B作为载荷搭载在探测器A上，随探测器A一起进行轨道转移。着陆之后探测器A和探测器B分离，各自分别进行任务探测。探测器A在各阶段负载需求和蓄电池放电时间如表1所示。表1探测器A负载需求统计Table1LoaddemandofprobeA平均负载蓄电池组放电阶段说明需求／w时间／min第1发射窗口内电61min，主动段50061／167第2发射窗口内电167min地月转移段至环月