在人类探索宇宙的征程中，卫星作为重要的“太空使者”，发挥着越来越关键的作用。然而，近年来卫星数量呈爆发式增长，能源供应问题却逐渐成为制约其发展的“卡脖子”难题。传统太阳能电池板又重又占空间，发射时还得小心翼翼呵护，生怕损坏，这给卫星的发射和运行带来了诸多不便。
回顾卫星能源的发展历程，早期的卫星根本没考虑过太阳能。1958年，美国发射的“先锋1号”卫星，依靠化学电池供电，仅仅21天就耗尽电量，彻底“罢工”。直到1959年，“探险者6号”首次将太阳能电池板装上卫星，才让卫星实现了长时间工作。但这一改变也带来了新的麻烦。
传统太阳能电池板为了适应发射和太空展开的需求，设计得如同拼图一般。发射时，它需要折叠起来塞进火箭整流罩，到达太空后再展开。这一折一展之间，需要添加大量的铰链、电机和锁定装置。这些额外的结构不仅增加了卫星的重量，还非常容易损坏。火箭发射时会产生剧烈震动，加速度可达几百个G，同时还会产生高达140分贝的噪音，许多精密零件就在这样的恶劣环境中被损坏。
重量问题更是让卫星设计师们头疼不已。一块太阳能板加上支撑架子，重量能占到卫星总重量的三分之一以上。火箭的运载能力是有限的，电池板占据了大量重量，真正用于执行任务的仪器设备就得相应缩水。业内人士透露，目前每千瓦功率的太阳能系统，成本高达数百万美元，其中大部分费用都花在了如何安全将其送入太空上。尽管全球航天电源市场持续增长，但发射成本和重量限制始终像两座大山，难以逾越。
在这样的背景下，德国航天公司Dcubed研发的ARAQYS系统应运而生，为卫星能源问题带来了新的解决方案。该系统的核心是一张“太阳能毯”，这是一种微米级的超薄柔性薄膜，薄到可以像卷卫生纸一样轻松卷起来塞进卫星内部。它无需刚性支撑，仅靠这层薄膜就能发电，大大减轻了卫星的重量。
有人可能会担心这层薄膜的耐用性，其实Dcubed的工程师们有着巧妙的设计。他们使用了一种光敏树脂，在太空中，原本令人避之不及的紫外线辐射，在这里却成了免费的“固化剂”。卫星进入轨道后，将卷好的“太阳能毯”拉出，树脂在紫外线照射下逐渐变硬，自行形成支撑结构。整个过程无需折叠，也没有复杂的展开机构，真正实现了航天领域的“极简主义”。
ARAQYS系统的制造流程也十分简单。先将“太阳能毯”从储存筒中展开，然后3D打印头沿着毯子边缘挤出光敏树脂，在太空紫外线的照射下，几个小时后树脂就会硬化。与传统电池板需要几十上百个零件相比，ARAQYS系统只有几个核心组件。Dcubed公司估算，采用该系统后，单位功率成本能降低多个数量级，业内猜测至少能降低十倍以上。
近年来，商业航天发展势头迅猛。SpaceX的Starlink已经发射了6000多颗卫星，亚马逊以及中国的“G60星链”也计划向太空发射数万颗卫星。随着卫星数量的增多，耗电量也急剧上升，传统电池板已经难以满足那些计算设备和载荷的用电需求。而ARAQYS系统若能投入使用，在同等发射重量下，卫星的发电功率可能是现在的5倍，任务寿命也能显著延长，因为减少了许多易坏的机械结构。
有工程师大胆畅想，未来卫星之间或许能够实现无线传电，太空拖船依靠这种供电方式在轨道上自由运行，甚至还能建立太空数据中心。不过，ARAQYS系统也面临着一些挑战。“太阳能毯”在太空长时间工作后，材料是否会老化？3D打印的精度能否保持稳定？自动化程度能否达到完全无需人工干预？这些都是Dcubed公司需要解决的问题。
目前，Dcubed公司已经制定了详细的计划。他们计划在2024年先发射演示卫星，2026年打造1米长的结构，2027年尝试2千瓦的装置。如果2027年的试验成功，太空制造或许将从实验室走向实际应用，卫星能源的设计逻辑也将彻底改变，从“地球造好扛上天”转变为“上天再造随便用”。这一变革不仅能让卫星变得更强大，还可能为太空太阳能电站的建设和深空探索提供有力支持，让人类在太空的探索更加自由和深入。
