圖②：使用柔性太陽(yáng)翼的銀河航天衛(wèi)星在軌模擬圖。
圖③：銀河航天技術(shù)人員對(duì)柔性太陽(yáng)翼進(jìn)行測(cè)試。
以上圖片均為銀河航天提供
"> 圖①：銀河航天衛(wèi)星柔性太陽(yáng)翼壓緊狀態(tài)效果圖。
圖②：使用柔性太陽(yáng)翼的銀河航天衛(wèi)星在軌模擬圖。
圖③：銀河航天技術(shù)人員對(duì)柔性太陽(yáng)翼進(jìn)行測(cè)試。
以上圖片均為銀河航天提供
浩瀚宇宙中，太陽(yáng)帆板展開(kāi)，吸收光能、轉(zhuǎn)換為電能，維持衛(wèi)星的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這種太陽(yáng)翼猶如衛(wèi)星的翅膀，是當(dāng)之無(wú)愧的“能源擔(dān)當(dāng)”。
傳統(tǒng)衛(wèi)星上安裝剛性太陽(yáng)翼居多，隨著商業(yè)航天崛起，輕量化、高集成、長(zhǎng)壽命的衛(wèi)星，需要更輕薄、更靈活、更高效能的太陽(yáng)翼。
此前，銀河航天靈犀03星成功發(fā)射，成為我國(guó)首款使用柔性太陽(yáng)翼的衛(wèi)星。經(jīng)證實(shí)，柔性太陽(yáng)翼減少了對(duì)衛(wèi)星體積和重量的占用，滿足衛(wèi)星大功率能源需求，適用于多星堆疊發(fā)射模式，有助于全行業(yè)降本增效。
衛(wèi)星的柔性翅膀長(zhǎng)什么樣？又是如何研制出來(lái)的？記者探訪了位于北京金隅智造工廠的銀河航天方舟實(shí)驗(yàn)室。
薄如蟬翼，手感輕柔——
柔性太陽(yáng)板單層厚度約1毫米，折疊起來(lái)厚度約5厘米，拉開(kāi)長(zhǎng)度約9米、寬度超過(guò)2.5米
穿戴好無(wú)塵衣帽和鞋套，經(jīng)過(guò)潔凈室除塵，全副武裝之下，記者進(jìn)入北京金隅智造工廠的銀河航天方舟實(shí)驗(yàn)室。
十萬(wàn)級(jí)潔凈車間里，自動(dòng)焊機(jī)正以毫伏級(jí)的電壓精度進(jìn)行柔性電池片的焊接，自動(dòng)貼片機(jī)則以0.05毫米的微距精度，將電池片安放到柔性基板上，制造薄如蟬翼的衛(wèi)星“翅膀”。
記者小心翼翼地接過(guò)一片柔性太陽(yáng)翼樣片，輕輕摸了摸，感覺(jué)十分輕柔。
銀河航天（北京）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“銀河航天”）太陽(yáng)翼設(shè)計(jì)師吳思杰介紹，柔性太陽(yáng)翼由多個(gè)單層柔性太陽(yáng)板拼接而成，太陽(yáng)板包含基板、電池片和電纜，每個(gè)單層厚度僅約1毫米。
“柔性”形容的是太陽(yáng)翼的基板。據(jù)吳思杰介紹，整個(gè)柔性太陽(yáng)翼可以折疊，裝在火箭里時(shí)，折疊狀態(tài)的主體厚度約5厘米；在軌工作時(shí)，“翅膀”拉開(kāi)長(zhǎng)度約9米、寬度超過(guò)2.5米。
和剛性太陽(yáng)翼放在一起看，更能直觀感受到柔性太陽(yáng)翼的優(yōu)勢(shì)。剛性太陽(yáng)翼采用蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)，電池表面由玻璃覆蓋，盡管也能折疊，但太陽(yáng)板與太陽(yáng)板之間必須相互隔開(kāi)、留有距離。
不同于剛性太陽(yáng)翼，柔性太陽(yáng)翼的太陽(yáng)板之間是面對(duì)面、背對(duì)背壓在一起的。
“讓我們來(lái)算一道數(shù)學(xué)題?！眳撬冀茉趫D紙上演示，“假如剛性太陽(yáng)翼的每層太陽(yáng)板厚度為2厘米，10層板就有20厘米高。折疊時(shí)，每層板與板之間的縫隙需達(dá)到3厘米左右，光縫隙就有27厘米寬，那么整個(gè)太陽(yáng)翼的厚度就達(dá)到了47厘米，接近半米。而柔性太陽(yáng)翼每個(gè)單層厚度僅為1毫米左右，10塊板才有約1厘米厚，板與板緊緊貼著，加上太陽(yáng)板上下分別有2厘米的保護(hù)層，整個(gè)太陽(yáng)翼的厚度也就約5厘米。”
厚度不僅代表著體積，還代表著質(zhì)量和成本。柔性太陽(yáng)翼和剛性太陽(yáng)翼的電池片都是三結(jié)砷化鎵，轉(zhuǎn)換效率大致相同。如果采用柔性太陽(yáng)翼，同樣質(zhì)量下，能容納更多折疊層，一旦舒展開(kāi)，就是更大的電池面積，能夠吸收更多的太陽(yáng)能。
“換句話說(shuō)，電池薄了，占地少了，能量供給效能卻高了。衛(wèi)星更薄、體積更小，更方便疊在一起，多顆衛(wèi)星一起上天，這就是降本增效?！眳撬冀苷f(shuō)。
自主攻關(guān)，反復(fù)試錯(cuò)——
太陽(yáng)板之間壓得恰到好處，既能抵抗起飛時(shí)的巨大沖擊力，又能保持毫發(fā)無(wú)損，是巨大考驗(yàn)
“柔性太陽(yáng)翼技術(shù)難度極大，沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，我們幾乎是從零起步，摸爬滾打、不斷試錯(cuò)。”吳思杰說(shuō)，單是“翅膀”的方案設(shè)計(jì)就做了好幾個(gè)月，整個(gè)技術(shù)攻關(guān)突破花了整整三年。
“翅膀”能不能順利展開(kāi)，是第一個(gè)“攔路虎”。
吳思杰記得很清楚，當(dāng)時(shí)，按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)，太陽(yáng)翼的太陽(yáng)板能夠順利展開(kāi)，可到了地面試驗(yàn)時(shí)，“翅膀”卻突然卡住了，怎么也打不開(kāi)。
故障的出現(xiàn)，讓團(tuán)隊(duì)倍感壓力。接下來(lái)的3個(gè)月，吳思杰和團(tuán)隊(duì)成員日夜泡在實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)常半夜鋪個(gè)泡沫墊在廠房角落就睡著了。查文獻(xiàn)、算參數(shù)，最終摸清了規(guī)律，讓“翅膀”絲滑展開(kāi)。
柔性太陽(yáng)翼之所以體積小、質(zhì)量輕，關(guān)鍵在于緊密折疊，這也是讓科研人員最費(fèi)腦筋的難題。
吳思杰給記者打了個(gè)比方：“把夾心餅干壓在一起，壓得太松，稍微一動(dòng)，里面的餡就會(huì)被甩出去；可如果壓得太緊，整個(gè)餅干就碎了?！?/p>
讓太陽(yáng)板和太陽(yáng)板之間壓得恰到好處，既能抵抗起飛時(shí)的巨大沖擊力，又能保持親密無(wú)間、毫發(fā)無(wú)損，是對(duì)科學(xué)家和工程師的巨大考驗(yàn)。
錯(cuò)了、重來(lái)，再試、又錯(cuò)……吳思杰帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)反復(fù)開(kāi)展理論計(jì)算、仿真驗(yàn)證和地面試驗(yàn)?！鞍选岚颉斐鰜?lái)，要綜合運(yùn)用機(jī)、電、力、熱等多種學(xué)科知識(shí)，團(tuán)隊(duì)集智攻關(guān)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，才找到了完美解決方案?！眳撬冀苷f(shuō)。
持續(xù)創(chuàng)新，未來(lái)可期——
航天器的巨型“翅膀”吸收太陽(yáng)能后，可傳輸給其他航天器甚至地外行星基地，有望為星際探索提供能源保障
商業(yè)航天的優(yōu)勢(shì)在于效率高、成本低。為了保持優(yōu)勢(shì)，商業(yè)航天企業(yè)通過(guò)持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)更大程度降本增效。
平板堆疊式衛(wèi)星應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)衛(wèi)星大多是球狀、長(zhǎng)方體、圓柱體等形態(tài)，平板堆疊式衛(wèi)星則是平板式、敞開(kāi)式，“就像一個(gè)整體鑄造的汽車底盤”，布局緊湊、形態(tài)簡(jiǎn)約，不僅利于批量化制造，更容易“摞”成一堆一起上天，讓“一箭百星”的發(fā)射模式成為可能。
柔性太陽(yáng)翼恰好與平板堆疊式衛(wèi)星完美契合：滿足平板堆疊式衛(wèi)星的安裝需求，讓衛(wèi)星更加輕巧的同時(shí)保證大功率輸出，節(jié)約制造和發(fā)射成本，提高衛(wèi)星星座的組網(wǎng)效率，有助于加速衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)部署。
吳思杰告訴記者，想要衛(wèi)星在天上干更多工作，需要更多太陽(yáng)能電池提供能量，太陽(yáng)翼面積就得更大，折疊式、展開(kāi)式太陽(yáng)翼成為必然選擇。與此同時(shí)，還得讓“翅膀”收起來(lái)后體積更小，減輕衛(wèi)星負(fù)擔(dān)。
有專家提出，如果可以通過(guò)衛(wèi)星或者航天器巨大、高效的“翅膀”在太空翱翔，吸收太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化后源源不斷地傳輸給地面或其他航天器甚至地外行星基地，不僅可以助力解決地球的能源問(wèn)題，也有望為星際探索提供能源保障。
無(wú)窮的想象賦予科研人員更多可能性和創(chuàng)造力。未來(lái)，“翅膀”還可能變成什么模樣？
吳思杰打開(kāi)電腦，點(diǎn)開(kāi)一張全柔性太陽(yáng)翼的效果動(dòng)圖。盡管全柔性太陽(yáng)翼面積展開(kāi)后約20平方米，像一間會(huì)議室一樣大，但是它卷起來(lái)時(shí)直徑僅和一個(gè)保溫杯差不多。
“和目前的柔性太陽(yáng)翼相比，全柔性太陽(yáng)翼進(jìn)一步減少太陽(yáng)翼對(duì)衛(wèi)星體積和重量的占用，增加衛(wèi)星表面的可用面積。”
吳思杰望著電腦，陷入遐思。他和團(tuán)隊(duì)成員將繼續(xù)為實(shí)現(xiàn)新的目標(biāo)不懈努力。
《 人民日?qǐng)?bào) 》（ 2025年08月11日 19 版）