出品/星动无极

美国东部时间11月5日,两名宇航员完成约7小时太空行走,在国际空间站3B电力通道安装并展开第八块、也是最后一块卷展式太阳能电池阵列,历时五年的空间站电力升级工程就此收尾。出舱两人为美国宇航局宇航员阿尼尔·梅农与加拿大航天局宇航员乔舒亚·库特里克,美国东部时间8时36分出舱,实际持续6小时59分,这是梅农的第五次太空行走、库特里克的第二次,也是国际空间站组装维护相关的第286次舱外活动。

升级工程自2021年2月启动,五年间宇航员通过18次太空行走完成八块卷展阵列的准备与安装。全部投用后,空间站发电能力预计从160千瓦提高至约215千瓦,增幅最高约30%。新增电力支撑科学实验、设备冗余,以及空间站2030年前后的受控离轨操作。

换太阳翼的逻辑在于旧翼的衰减。空间站原有的大型太阳能翼自2000年12月起陆续部署,设计寿命约15年,发电能力已经下降。空间站的退役并非到点断电,受控离轨前,通信、姿态控制、推进与生命保障系统仍需稳定供电,电力保障是最后几年运行的硬需求。卷展阵列的安装位置选在旧翼前方,新翼遮挡之外,旧翼未被遮挡的部分仍可继续发电。这套方案的定位是增强而非替换,八块新阵列叠加在六对旧翼旁边,总发电能力按原系统160千瓦的基础向上叠加。

安装作业的难度集中在末端位置。最后一块阵列安装在主桁架最外侧的右舷段,部分位置超出加拿大机械臂2的可达范围,宇航员需要手动完成最后一段安装。连接后出现的电流偏低问题发生在电缆环节,电缆操作受光照条件限制,只能在空间站进入地球阴影时进行,地面团队据此把检查动作排进了下一个轨道夜间。整个过程由地面控制团队与舱内宇航员按实时协调推进,6小时59分的舱外时间涵盖了安装、展开与排故三段作业。这是2026年第9次太空行走。

这套阵列由Redwire公司制造,采用Sunstone构型,单翼展开长度19.4米、质量331公斤,收纳状态功率密度约每立方米40千瓦。阵列由SpaceX货运飞船送上空间站。展开机构不靠电机与铰链:发射时像卷尺一样卷成圆筒,安装后由碳纤维复合材料吊杆储存的应变能自动展开,结构简单,也减少了机械故障点。发射容量、展开方式与安装位置三项设计,共同决定了这套升级方案可以在不中断空间站运行的前提下分八次完成。每块阵列由一次货运任务送上轨道,宇航员用机械臂把它转移到桁架安装点,再出舱完成展开与电缆连接,旧翼的发电在安装期间不中断。

本次行走中还处理了一个现场故障:阵列连接后电流偏低,电缆只能在空间站进入地球阴影时安全操作,地面团队调整计划,让宇航员等到轨道夜间重新检查连接器。库特里克重新插拔并确认连接牢固后电流恢复,阵列顺利展开。这个细节说明了在轨安装与地面工厂装配的区别,任何连接问题都要靠现场处置解决。

电力升级完成后,宇航员团队的动作没有停。美国宇航局计划明年1月初安排新的舱段太空行走,对桁架上的阿尔法磁谱仪进行升级。空间站原定退役时间在2030年前后,此前美国宇航局已考虑过过渡方案,八块新太阳翼的全部就位,让空间站最后几年的运行电力有了明确保障。新增的约55千瓦电力,扣除传输与配电损耗后,对应的正是这几年排队的科学载荷与商业实验的供电需求,实验机柜的扩容与离轨前的系统冗余,都压在这组电力数字上。

这次出舱的技术细节里有两条对后续任务有参照价值。一是阵列的展开靠复合材料吊杆储存的应变能,展开过程没有活动机构参与,电机、铰链与润滑这些长寿命难点被绕开,八块阵列五年间没有一块因为展开机构问题延期。二是电力连接的排故流程,电缆操作被限定在轨道阴影时段,避免了带电插拔的风险,地面与舱内按轨道昼夜交替排作业窗口,这节奏延续了一整年。第101次美国舱段太空行走把这些流程固化成了标准作业程序。

空间站电力系统是超大工程装备延寿的完整样本:不对原系统推倒重建,用增量阵列叠加在旧系统旁边,分批安装、逐块投用,五年时间完成总量升级。每块阵列独立安装、独立验收,单块故障不拖累整体进度,18次太空行走的节奏也保持了乘组工作量的平稳分布。这套工程组织方式对应的成本与风险结构,对国内空间站后续的扩展与延寿方案有直接的参照价值。中国空间站的太阳翼同样采用柔性展开构型,两套系统的技术路径差异与共通之处,会在未来的公开论文与任务通报里逐步展开。