2018年5月21日5时28分，我国在西昌卫星发射中心首次使用长征四号丙运载火箭成功发射世界首颗运行于地月拉格朗日L2点的通信卫星探月工程嫦娥四号任务鹊桥号中继星，卫星顺利进入近地点高度200公里，远地点高度40万公里的预定地月转移轨道。

      上海空间电源研究所在此次任务中承担了火箭与卫星电源分系统的研制任务。在“鹊桥”整个飞行期间，电源分系统持续提供电能，为整星这具庞大的“身躯”输送“血液”。那这颗人类历史上第一颗地球轨道外专用中继通信卫星，它的电源分系统与之前的卫星相比，又有哪些突破呢？

      怎样做到身轻如“鹊”？

       据介绍，电源分系统设计时的主要难点在于卫星对体积和重量的“苛刻”要求。

      “在传统的卫星上，电源分系统所占的总重量一般都会超过8%，而‘鹊桥’要求电源分系统占整星总重量不超过5.5%，这在任务开始时是个难题”，上海空间电源研究所“鹊桥”电源分系统主管设计师郭形发说道。

      如何在满足卫星任务需求的前提下，减小电源分系统重量？研制人员陷入了沉思。经过与总体的多次技术协调，针对中继星任务特点，最终锁定了锂离子蓄电池和电源控制器“动手术”。

      “‘鹊桥’采用了目前国内在轨飞行重量比能量最高的锂离子蓄电池，这也是大容量NCA体系锂离子蓄电池在国内航天的首次应用”，上海空间电源研究所“鹊桥”卫星型号指挥张平介绍。“在这之前，卫星上的锂离子蓄电池比能量最高为155wh/kg，‘鹊桥’达到了180wh/kg，这让蓄电池的重量直接降低了20%。同时，我们的蓄电池组结构采用拉杆式结构，这也在一定程度上降低了蓄电池组重量。”

      而电源控制器则采用了一体化PCDU设计，“我们整合了功率、配电、火工品及电源下位机功能，采用了一体化的设计，同时，在结构上采用新型合金，控制器重量减轻了30%”，郭形发说道。

      如何通过使命轨道的考验？

       为了实现对月球背面着陆器和巡视器的中继任务，“鹊桥”的使命轨道为月球背面一侧的地月L2平动点Halo轨道，这也是人类航天器首次涉足该轨道，其面临的特殊环境，也让一系列针对卫星电源分系统的大考拉开帷幕。

      “‘鹊桥’在地月L2平动点Halo轨道中将出现长月影工作模式，届时太阳电池将停止供电，锂离子蓄电池进入高深度放电状态，这对蓄电池的使用寿命是极大的考验，”上海空间电源研究所储能电源学科带头人杨晨介绍道。为此，研制人员模拟卫星在轨最长月影的实际运行模式，对锂离子蓄电池进行了为期近2个月的深度放电循环试验，确保满足整星的用电需求。

      同时，当“鹊桥”进入地月L2平动点Halo轨道时，卫星要经历一段极寒的温度“洗礼”，“鹊桥”星体内部有可能出现极低温度情况。为了确保电源分系统在此状态下工作的可靠性，一次次试验相应展开。

      为了进一步提高安全性，研制人员在锂离子蓄电池上采用了高安全性隔膜，“这在国内航天属于首次应用。该膜的处理还会预防电池出现问题后蓄电池内部产生锂枝晶带来的安全隐患，“虽然电池出现问题的可能性极小，但我们做好了充足的准备，只想稳中求更稳”，杨晨说道。

      如今，“鹊桥”已成功搭建，“嫦娥”四号蓄势待发。同为嫦娥四号着陆器与巡视器电源分系统的研制单位，上海空间电源研究所将一如既往地铸造这颗强大的“心脏”，为中国航天揭开月球背面的神秘面纱保驾护航。