航天器“翅膀”為太陽能電池翼，即太陽能帆板或太陽電池陣，它能夠將太陽能轉化為電能，是航天器執行任務時必不可少的“能量之源”（圖1）。根據其發展歷程，太陽能電池翼相關技術可分為第一代剛性太陽電池陣技術（神舟系列載人飛船）、第二代半剛性模塊化太陽電池陣技術（天舟系列貨運飛船）、第三代柔性太陽電池陣技術（天和核心艙）。
圖1 太陽能電池翼一側
根據目前航天器功能、空間站發展趨勢的不斷變化提升，航天設備對電能的需求越來越大，原有剛性太陽能電池陣已不能滿足航天需求，而大面積、輕型的半剛性和柔性太陽能電池陣逐漸受到關注。新型電池陣采用新型材料和編織結構，具有結構輕、工作溫度低、耐原子氧、雙面發電（宇宙射線能力強、可以利用地球的反照光實現）、使用壽命良好等優點[1]，是我國航天飛行器電源系統的最佳選擇。
在半剛性模塊化太陽電池陣技術（圖2）中，關鍵材料之一的半剛性電池基板網格需要滿足質輕、結構致密、伸率低、表面平整、網格某些部位遭破壞時不會影響其它部分結構等特殊使用條件和環境的限制。東華大學陳南梁團隊使用玻璃纖維編織高密度、高質量經編織物，自主研究提出“經編技術成圈理論”，克服玻璃纖維延伸率低、編織過程中易出現紗線斷頭、織物破洞等問題，在傳統經緯交織基礎上繼續在45°甚至20°等方向上再編一路，制備后的電池基板形成中空結構，不僅散熱性能好，還可以雙面發電，向陽一面吸收陽光發電，背陽一面利用地球反光發電，同步開發適用于特種玻璃纖維的“特種整經工藝”及我國首臺航天特種玻璃纖維織造用經編機。
圖2 二維多次展開半剛性太陽翼
在第三代柔性太陽電池陣技術中，研究人員采用柔性三結砷化鎵太陽電池陣技術，將十幾萬片柔性太陽電池組合到一起，供電能力在32kW以上，光電轉換效率突破30%，滿足了空間站載荷供電需求（圖3）。為了減輕重量，研究人員采用超薄型輕質復合材料作為粘貼太陽能電池片的基板，問天實驗艙太陽翼翼展超過55m，單翼展開面積可達110m2，全部收攏后厚度只有18cm。此外夢天實驗艙配備了2套大型柔性太陽翼，單翼翼展長達27m，單套太陽翼展開面積達到138 m2，單個功率達18kw。兩個實驗艙的太陽翼讓空間站日發電量可達1000kW/h，真正實現“用電無憂”。
圖3 雙自由度桁架式柔性太陽能帆板
同時為解決太陽能柔性電池翼長壽命空間環境適應性難題，柔性基板以“絲網印刷”基本原理為啟發，通過研制自動化設備精確控制壓力、角度、速度等參數，實現柔性基板防護涂層自動均勻涂覆，順利通過大劑量原子氧、高低溫、紫外等環境考核試驗，為產品披上“防護鎧甲”，有效解決了空間站工程技術瓶頸問題。
電源分系統被譽為“航天飛機的心臟”，而相關半剛性電池基板玻璃纖維網格技術過去被美俄掌握并壟斷[2]，我國紡織工作者在短短幾年內成功研制并創新了其中的編織技術和編織裝備，不僅為今后中國發展大型空間飛行器及大型空間實驗奠定了堅實的技術基礎，也為中國經編技術進入高端技術應用領域邁出了更堅實的一步。
（聲明：資料來源于網絡公開資料整理。本文圖文無商用，僅用于科普知識公益傳播，如有侵權請聯系刪除。）
相關鏈接：
參考文獻：
[1] 陳建祥，王治易，董毅，等. 玻璃纖維柔性網格織物的編織工藝穩定性研究[J]. 玻璃鋼/復合材料. 2010(02): 59-61.
[2] 陳金燦. 特種經編撬動“太空經濟”[J]. 紡織機械. 2015(03): 14-15.
