在空间运行的每一颗卫星都有它的寿命，有的1～2年，有的10来年，那么决定卫星寿命的主要因素是什么呢？

其实，卫星上有许多电子设备，因此电源对卫星来讲是必不可少的，优质的电源对卫星的寿命有至关重要的影响。早期由于我们的技术水平有限，卫星多采用一次性的化学电池，电池能量耗尽后，卫星也就停止了工作，所以卫星的工作时长相对较短。不过，随着航天技术的发展，卫星的电源种类早已丰富起来，目前采用的电源类型主要有太阳能电池电源、化学电源和核电源等几种。

太阳能是一种可再生、无污染、便于采集的清洁能源，在人类生产生活中早已得到了广泛地使用。在卫星的设计过程中，为了给卫星提供可持续的电源，太阳能也成为了广受卫星设计者青睐的一种能源类型。

看过有关卫星的图片或者视频的小伙伴们，应该会注意到在卫星的两侧有一对可以展开的“大翅膀”，那就是为卫星收集能量的太阳能帆板。在帆板上贴有数以万计的太阳能电池片，这些电池片的多少可以根据卫星所需电能的多少控制数量，为卫星提供最合适的电量供给。此外，卫星上一般还会装有驱动机构和太阳敏感器等装置，它们能够帮助太阳能帆板找到对准太阳的最佳角度，让太阳能帆板受到较长时间和较大照射面积的阳光照射，从而获得更多的能量。

卫星采用太阳能电源固然是好，但不知小伙伴们有没有想过，当卫星飞入阳光照射不到地方的时候又该怎么办呢？是不是卫星就不能正常工作了呢？

小伙伴们不用担心，科研人员早已想到了万全之策，就是将太阳能电池与蓄电池一起组成太阳能电池阵。当卫星飞到日照区时，太阳能电池一方面给卫星上的仪器供电，同时还向蓄电池组充电，把多余的电能储存起来。当卫星飞到阴影区时，就由蓄电池给卫星供电，保证卫星连续正常工作。

化学电源在我们的日常生活中也很常见，如 汽车 用的铅酸蓄电池、手机用的锂电池、手电筒用的干电池等都属于化学电源。不过卫星上使用的化学电源与我们日常生活中使用的并不相同，卫星上使用的化学电源要求转换效率高、质量小。目前，卫星上采用的化学电源类型主要有一次性电池、蓄电池和燃料电池等几种。

早期的卫星多采用一次性的化学电池，如锌汞电池、锌银电池等。这种电池作为电源工作简单、可靠，但这种电池是一次性的消耗电池，质量和体积较大，卫星带不多。也就是说，卫星如果采用这种电源，一般寿命都不会太长，只有几个星期到一个月左右。

蓄电池相对一次性的化学电池来说就进步很多了，它最显著的优点就是可以多次的充放电，还可以与太阳能电池联合使用。不过蓄电池也有它的不足之处，就是比能量较低，通俗点说就是单位质量或体积的蓄电池能够产生的电能相对较低。

最后要说的是燃料电池，燃料电池能把储存在燃料中的化学能经过化学反应转变成电能。它的优点是单位质量或体积的燃料电池能够产生的电能相对较高。缺点是结构比较复杂、具有一定的危险性。

核电源具有环保、低耗、结构简单等优点，它是一种对人类非常具有诱惑力的能源类型。由于它具有的不容忽视的优点，在卫星的设计过程中，核电源自然也就成为了卫星的备选电源类型之一。

卫星上采用的核电源类型主要有放射性同位素温差发电器、核反应堆温差发电器和热离子发电器，它们都是利用原子核的突变所释放的能量来发电的。

卫星上采用核电源的优点是工作可靠、功率大、寿命长，而且较少会受到外界条件的限制。缺点是它的价格相对昂贵，而且需要对卫星上的仪器设备采用辐射屏蔽措施，这样就增加了卫星的质量。但最让人担心的还是它不够安全，采用核电源的卫星或航天器一旦出现故障陨落在地球上，会因为辐射给人类带来巨大的灾难。例如1978年1月24日，苏联宇宙-954核动力航天器发生故障而自然陨落，结果未燃尽的带有放射性的航天器碎片散落在加拿大境内，造成严重的污染和巨大的恐慌。所以决定采用这种电源一定要慎之又慎。

总的来说，上面提到的三种电源类型各有各的优缺点，具体要采用哪种电源，还要根据任务需求等各方面的情况综合考虑。不过可以肯定的是，随着新材料、新技术的不断涌现，卫星的电源种类必然会愈加丰富，卫星的工作寿命也会不断延长，就让我们怀着期待，等待见证更多可能吧！

参考文献/

[1] 罗格.叩开太空之门——航天 科技 知识问答[M].北京：中国宇航出版社，2000.

[2]东方星.航天器主要采用什么电源[[J].国际太空2014,(11):78-81.

编辑/贾冰玉

审校/杨洁

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现代的卫星在工作时使用的是什么电池？

卫星供电系统，也叫能源系统或供配电系统，北斗卫星也有自己的能源供配电系统。能源系统一般包括太阳能电池阵、电池组、电源控制器、均衡器和配电电器。其内部和外部关系如下。太阳能电池阵列是发电单元，是主要的供电能源。蓄电池组是一个单一的储能装置。当阳光普照时，电池组通过太阳能电池阵列充电。当有阴影和地面阴影时，电池组放电，为卫星提供能量。目前，卫星电池通常是三元锂离子电池。三元锂离子电池的能量密度高，使用寿命长，充放电次数多，容量下降幅度小。

因此，许多长寿命和高可靠性的卫星都选择锂离子电池。例如，中国的北斗卫星使用空间级的镍钴酸锂电池，可以有效支持10年以上的使用寿命。下面这颗卫星的机翼是太阳能电池阵列。当然，三块锂离子电池的价格非常昂贵，一块卫星电池大约是10多万元。在未来，卫星电池将朝着高能量密度、轻质、长寿命和商业航天级的方向发展。只要能被卫星使用，电池的成本也会降低。

北斗网络卫星和目前的GPS第二代卫星的设计寿命都是10年。寿命通常是基于电源和推进剂，这意味着10年后，也许是12年，船上没有足够的电力，或者没有足够的推进剂来调整卫星的姿态，卫星的姿态失去控制，卫星的寿命就到了。卫星供电系统一般是太阳能电池+电池模式。太阳能电池与地面太阳能发电相同，但使用更高效的太阳能电池（如三结砷化镓）。

太阳能电池往往会随着时间的推移而失去能量，这意味着它们不能为卫星产生足够的能量，电池（如手机）也是如此。在北斗或GPS卫星的寿命结束之前，剩余的推进剂被用来调整卫星的姿态，然后控制卫星将其推离轨道，通常是推到更高的轨道。这将腾出当前轨道用于发射替代卫星。导航卫星将不会被回收。一方面，它们不带再入舱，所以回收成本太高。另一方面，当它们的寿命达到时，回收是没有意义的。

利用太阳能电池板给人造卫星供电是什么意思

就在阿波罗飞船上首次装载放射性同位素电池的前后时间里，在气象卫星雨云号上也安装了放射性同位素电池。

火星以外的阳光已经变得很弱，太阳能电池不敷应用。该装置能产生100瓦电力，用钚238作燃料，钚被包在陶制小球内，外表有石墨和铱保护壳。

作为人造卫星能源的太阳能电池有4层结构。顶层由铟、镓、磷构成；第二层是砷化镓；第三层是砷化镓中含有2％氮和铟，而第四层是锗。每一层都吸收不同波长的光。第一层吸收黄色和绿色的光，而第二层吸收绿色和深红之间的光。氮化砷层吸收深红和红外之间的光，锗吸收红外和远红外之间的光。所吸收的光生成电子空穴对。电子被拉引到一端，而空穴被拉到另一端，这样就产生了电流。

阳光也可以用来发电。比较常见的光电池是硅电池，它能将13%-20%的日光能转化为电能。许多电子计算器和其他小型电子仪器现在已经采用太阳能电池供电，人造卫星和宇宙飞船更是主要依靠太阳能电池来提供电力。

北斗卫星上是否配置了电池，如果有电池也是需要每5年更换吗？

就是说太阳能是为卫星提供能量的源泉。

卫星上的电源有化学电源和核电源、太阳能电池电源等多种。取之不尽、用之不竭的能源就是太阳能了，因此，绝大多数卫星目前都采用太阳能电池。这种电池利用半导体材料的光电效应，可以工作几年甚至几十年。

早期的卫星由于把太阳能电池，贴在卫星星体的表面，面积较小，发电功率不高。现在数以万计的太阳能，电池片贴在面积很大的板上，整块太阳能电池板安装在卫星星体外面，发电功率大大提高了。

太阳能电池阵列是发电单元和主要的能源供应。电池组是一个独立的储能装置，在照明期间通过太阳能电池阵列充电，在有阴影和地球阴影时放电，为卫星提供能量。卫星电池组一般为三元锂离子电池。三元锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长、充放电次数多、容量衰减小等优点。因此，许多长寿命可靠的卫星选择锂离子电池。例如，中国的北斗卫星选择了航空航天级锂镍钴酸电池，这种电池可以有效地支持10年以上的使用寿命。

在储能方面，北斗卫星采用的锂离子电池组已达到国际先进水平。北斗三号卫星锂离子电池组的成功应用，也开创了锂离子电池组高轨道应用的新局面，满足了北斗卫星储能电源对高能量密度的需求，使卫星上的各种仪器设备等有效载荷更加动态。为了保证卫星上各种仪器的供电，大多数卫星采用太阳能系统供电。早期航天器上的太阳能电池安装在航天器的外表面，类似于贴片式。

北斗系统的建设不仅包括卫星的设计、研制、发射和确保在轨安全运行，还需要在其使用寿命结束前发射备用卫星。这一好处不仅不影响功能和服务，而且通过新的导航信号使卫星自主运行，如卫星间链路的管理和服务能力得到了提高。它们基本上是地球静止卫星，只能为中国的用户提供服务。定位和定时指的是中国早期卫星的设计寿命，而后来的北斗二号系统也有其能力。因此，北斗一号系统不进行更换等操作。

科学家们还发射了几颗试验卫星，专门通过在轨运行期间的试验来提高卫星的使用寿命和性能。今天的北斗三号系统受到所有用户的信任。能够提供稳定、连续、可靠的服务。北斗系统将广泛应用于天气预报、农林渔业、救灾减灾、交通运输等领域。

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