在我国首颗太阳探测科学技术试验卫星上，中国航天科技集团八院上海空间电源研究所承担了整个卫星能源收集、储存、分配的研制任务。卫星的“独一无二”，造就了卫星能源方案的“与众不同”，“国内首次在科学试验卫星工程上实现大功率高可靠高效无线能源传输技术应用，在卫星首次将能源采集、能源储存、能源控制管理及二次配电实现了智能化和一体化设计的系统方案，”上海空间电源研究所太阳探测科学试验卫星电源子系统指挥刘咏晖介绍道。

无线能量传输效率达80%以上

      作为中国卫星史上第一位太阳专属“摄像师”，为了让其拍照更稳、更准，研制人员采用磁浮技术将卫星上的载荷舱和平台舱进行了物理隔离，确保载荷舱的摄像头不受卫星平台扰动的影响，具备了“防抖”功效。

问题也随之而来，载荷舱和平台舱处于非接触状态，传统的供电方式无法满足能源传输需求。卫星在轨运行过程中，如何解决载荷舱的能源获取问题？又该怎样实现整星的能源分配？

      上海空间电源研究所研制团队经过多番论证与比对，深入研究国内外相关先进技术，提出了磁感应耦合式无线能量传输技术。历经一年多时间，通过反复实践，用他们的努力与智慧成功实现了卫星平台舱和载荷舱之间安全的无线能量传输。“从能量输入到能量输出，整个链路的综合转换效率达到80%以上，在磁场耦合部分，磁传输效率更是达到了95%以上，实现了高效低热耗的能量传输。该技术的应用，让星上无线能源传输技术得到了充分的验证，并为其他型号无线能源传输技术的应用奠定了基础”，上海空间电源研究所太阳探测科学试验卫星无线传输子系统主任设计师张俊亭介绍。

      根据卫星在轨对能源不间断的需求、卫星工作状态及轨道光照等特点，上海空间电源研究所研制人员对卫星电源系统的“大脑”电源控制器也进行了升级。上海空间电源研究所太阳探测科学试验卫星电源子系统主任设计师周成召说，“将原来分散的能量收集、储存、控制与分配管理模式，升级为一体化的智能管理模式。圆满解决了平台舱和载荷舱联合供电、分舱供电及太空中能源传输技术难题，确保卫星在各种状态下，实现能源的有效供给。在为载荷舱提供源源不断的能量的同时，大大提升了在轨故障的处置及应变能力，为卫星在轨寿命提供了保证。”

从梦想到蓝图 从蓝图到实现

      国内首次在卫星工程上应用大功率高可靠高效无线能源传输技术，这是几代人的目标与梦想。早在20世纪中后期，美国NASA就已提出太空磁感应式无线传输技术并成功在卫星上实现应用。国内到目前为止，仅在微纳卫星领域开展了相关实验工作。刘咏晖说，“此次太阳探测科学技术试验卫星提出的大功率和长寿命无线能源传输要求，在国内整个卫星领域是首次，我们需要解决一系列难题。”

      首先是复杂的空间环境。严酷的力学环境，大幅度的高低温交变、电磁环境的不确定性，无一不考验着电源产品的可靠性。其次，太空无线能源传输与地面无线充电不同。上海空间电源研究所太阳探测科学试验卫星电源子系统副主任设计师吕锋介绍，“普通地面无线充电实现的是有限距离内的小功率能量传输。比如当下主流手机的无线充电器功率一般为30瓦左右。而此次卫星拥有1200瓦的大功率，50伏到100伏的电压范围。用我们的产品，可以同时为100台手机进行快速充电，将‘充电两小时’缩短为‘充电半小时’。”据上海空间电源研究所太阳探测科学技术试验卫星无线电传输子系统主管设计师陈强告知，在太空中，太阳帆板与蓄电池提供的均为直流电，在开展载荷舱和平台舱的无线能源传输过程中，需经历一番从直流到交流到磁场，再从磁场到交流到直流的转换过程。

      从梦想到蓝图，从蓝图到实现，上海空间电源研究所研制人员上下同欲、敢打能胜，在这里，中国航天人的勇于攻坚与无私奉献精神得到了充分的诠释。查资料、建模型，从反复仿真到多次试验，到产品的最终定型，他们克服了一道道难关，战胜了一个个障碍。

      功夫不负有心人，他们成功突破了无线能源电磁耦合机构的难点，“解决了不导磁的铝材料与耦合电磁干扰之间的技术难题。采用套筒内壁和外壁的粘合工艺，适应了空间环境下的各种力学条件要求。磁芯外形采用圆弧设计，增加了磁芯与套筒的接触面积，使能源传输效率提高了5%以上。同时，为了降低电流转换的能源损耗，采用了全桥移相逆变技术，提高了无线能源的传输效率”，刘咏晖说，“作为集团内空间应用领域的唯一电源专业研究所，上海空间电源研究所通过60多年来的不懈努力，已经在国际空间能源领域突破了多项关键技术，实现了我国多个第一。此次无线能源传输技术在卫星上的成功应用，进一步提升了上海空间电源研究所在国际空间宇航电源领域的影响力。”