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太空光伏:商业航天新引擎,低轨卫星竞赛催生千亿级市场机遇

   时间:2026-01-26 23:53:26 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

在人类探索宇宙的征程中,能源供应始终是航天器运行的关键。太空光伏技术,作为在卫星轨道、空间站及深空探测器等太空环境中将太阳能转化为电能的核心系统,正凭借其独特优势成为地外飞行器的主要供能方式。与地面光伏不同,太空光伏需直面极端低温、强辐射等严苛环境,这对电池组件材料的性能提出了近乎苛刻的要求。

人造卫星通常由平台和有效载荷构成。有效载荷承载着通信、遥感、科学探测等特定功能,而平台则涵盖电源系统、姿态控制系统、推进系统、热控系统等,为卫星正常运转提供基础保障。其中,太阳能电池板(太阳翼)作为电源系统的核心,承担着将太阳光能高效、持续转化为卫星所需电能的重任。由于宇航电源系统运行环境特殊,面临极端温度变化、压力和强辐射等挑战,对电源性能要求极高。目前,宇航电源系统产品类别多样,包括一次性电源、核电源、燃料电池、太阳能热动力系统、太阳电池阵—蓄电池组电源系统等。但基于太阳能的太阳电池阵—蓄电池组电源系统,凭借其稳定性和适应性,成为绝大多数在轨航天器及临近空间飞行器广泛使用的电源系统类型。

随着航天技术的不断进步,柔性太阳翼成为航天器太阳翼的主要发展方向。根据结构刚度特性,太阳翼可分为刚性太阳电池阵、半刚性太阳电池阵和柔性太阳电池阵。刚性太阳电池阵虽是目前航天器普遍采用的技术,但受太阳翼结构机构质量、铝蜂窝夹层基板厚度及收拢间距限制,其质量比功率和收拢状态下体积比功率相对较低。半刚性太阳电池阵采用轻质碳纤维框架作为基板,质量比功率可提升至120 W/kg,然而收拢状态体积比功率与刚性太阳电池阵相近。柔性太阳电池阵则采用柔性薄膜结构作为基板,电路与基板厚度总和不足1 mm,收拢时太阳电池板间处于压紧状态,质量比功率和收拢状态下体积比功率较刚性太阳电池阵均有显著提高,展现出巨大的发展潜力。

依据展开方式的不同,柔性阵又可分为手风琴式柔性阵、扇形展开式柔性阵和卷绕式柔性阵。手风琴式柔性阵具有大展开面积和可堆叠压紧的优势,适用于大功率需求的航天器或一箭多星任务;扇形展开式柔性阵整翼高展开基频,有利于整星姿态控制,常用于地面观测等航天器型号;卷绕式柔性阵则以高收拢体积比和整翼轻量化特点,在深空探测领域得到广泛应用。

在太空光伏技术发展的同时,可回收火箭技术的突破为商业航天带来了新的发展机遇。可回收火箭技术通过使运载火箭在完成卫星送入轨道任务后,部分或全部组件(如一级助推器、整流罩等)安全返回地面或海面,经检修和翻新后再次用于后续发射任务,将传统“一次性”航天器转变为可重复利用的“航空运输工具”,大幅降低了进入空间的成本,成为商业航天可持续发展的关键。

一级火箭在火箭制造成本中价值占比超50%,回收复用一级火箭成为降低发射成本的有效途径。以猎鹰九号为例,其单次制造成本约5000万美元,其中一级火箭、二级火箭、整流罩价值量占比分别为60%、20%、10%。目前,猎鹰9号已实现12次一级火箭和6次整流罩的回收复用。若单个猎鹰9号火箭完成12次发射任务,平均发射成本将降至1833万美元/次;若后续实现二级火箭复用,平均发射成本有望进一步降至917万美元/次。

SpaceX作为可回收火箭技术的先行者,已掌握成熟的可回收复用技术。猎鹰9火箭自2010年6月首飞以来,历经v1.0、v1.1、FT、Block4和Block5五种状态。2018年猎鹰9号Block5正式定型,成为SpaceX的核心型号。凭借回收复用技术和单一成熟箭型,SpaceX在火箭发射领域取得显著优势。2015年前,中美火箭年发射数量差距不大;但随着2018年猎鹰9号Block5定型及回收复用技术成熟,中美火箭发射次数差距逐渐拉大。据SpaceLive和国际太空公众号数据,2025年美国火箭发射数达211次,其中猎鹰占79%;中国火箭发射数为90次,长征系列占77%。

商业航天的热潮正为太空光伏市场带来广阔前景。在中美商业航天竞赛加速的背景下,低轨商业卫星领域发展迅速,短期内对太阳翼的需求大幅增加。太空光伏技术凭借其在能源供应方面的独特优势,正逐步打造出一个千亿规模的蓝海市场,为人类探索宇宙的征程注入新的动力。

 
 
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