專家簡介

劉治鋼，工學(xué)博士，研究員?，F(xiàn)任北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部供配電技術(shù)研究室主任，中國電工技術(shù)學(xué)會無線電能傳輸專業(yè)委員會委員、中國宇航學(xué)會第一屆空間太陽能電站專業(yè)委員會委員、航天五院科學(xué)技術(shù)委員會空間太陽能發(fā)電與能量傳輸專業(yè)組成員。

主要從事航天器供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、復(fù)雜航天器能源健康管理、空間能源技術(shù)發(fā)展規(guī)劃等工作。曾先后擔(dān)任嫦娥五號飛行試驗(yàn)器、嫦娥五號供配電分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師，我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”供配電分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師。主持國家自然基金、軍委科技委、裝備發(fā)展部、國防科工局預(yù)先研究項(xiàng)目10余項(xiàng)，對航天器供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、新型空間電源技術(shù)等方面有深入研究。

出版《航天器電源系統(tǒng)建模與仿真》、《Spacecraft Power System Technologies》、《航天器電源技術(shù)》專著3本，在國內(nèi)外重要期刊與會議發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，授權(quán)國家發(fā)明專利20余項(xiàng)，獲2021年中國專利獎(jiǎng)銀獎(jiǎng)，2022年國防科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、航天科技集團(tuán)技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、進(jìn)步三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)。

報(bào)告摘選

國際空間站發(fā)電功率更大。中國空間站在發(fā)電功率/艙體重量比，平臺功耗比等指標(biāo)上占優(yōu)，太陽電池陣效率更高。我國深空供配電分系統(tǒng)取得了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，總體水平與國際水平相當(dāng)，有力地牽引了深空探測電源系統(tǒng)的發(fā)展。我國為地外巡視器設(shè)計(jì)了極端環(huán)境下高比特性電源系統(tǒng)，研發(fā)了適應(yīng)火星光譜的電池片和除塵技術(shù)，總體水平處于國際領(lǐng)先地位。

隨著技術(shù)發(fā)展，電源系統(tǒng)功率范圍不斷擴(kuò)展，比功率和轉(zhuǎn)換效率持續(xù)提升。發(fā)展核動力航天器，用于解決木星及以遠(yuǎn)任務(wù)太陽能利用困難的痛點(diǎn)，解決超大型航天器遠(yuǎn)距離探測電源需求，面向未來月面實(shí)驗(yàn)室、火星科研站等任務(wù)技術(shù)儲備。

載人登月的任務(wù)主要分為載人飛行、月面著陸和月面探測三大類型。載人飛行任務(wù)一般搭乘三名甚至更多航天員，為保證安全和機(jī)動能力，一般采用雙冗余母線，減少故障導(dǎo)致的損失；同時(shí)采用高自由度、輕量化的太陽翼，減小機(jī)動時(shí)的影響。

月面著陸主要包括：在環(huán)月軌道上完成與載人飛船的交會對接、月面軟著陸、為航天員月面活動提供支持；月面起飛，在環(huán)月軌道上與載人飛船第二次交會對接，支持航天員和樣品轉(zhuǎn)移到載人飛船。因此，其主要采用可展收折疊太陽翼，減少機(jī)動時(shí)的沖擊。

月面探測任務(wù)類型繁多，短期探測可采用空間燃料電池、寬溫高比能蓄電池組等儲能電源，長期探測則需要采用大面積高效太陽電池陣、核反應(yīng)堆等電源類型。

在軌服務(wù)是指服務(wù)航天器攜帶設(shè)備裝置與目標(biāo)航天器發(fā)生相互作用，達(dá)到服務(wù)的目的，其包括在軌補(bǔ)給、功能擴(kuò)展、碎片清除和故障維修等操作。針對電源系統(tǒng)而言需要包括：太陽翼在軌輔助展開、維修更換、蓄電池組在軌更換等。

目前空間電源系統(tǒng)在平臺化系統(tǒng)、定制化系統(tǒng)均取得了顯著進(jìn)步，未來需基于載人月球、核動力航天器、在軌服務(wù)與維護(hù)等新任務(wù)需求，對超大功率電源系統(tǒng)技術(shù)、分布式電源技術(shù)、無線能量傳輸技術(shù)、電源系統(tǒng)數(shù)字化等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，不斷推動我國空間電源技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)我國由航天大國邁向航天強(qiáng)國注入源源不斷的“能量”。