未来可盼的 太空电源 空间自由活塞斯特林热电转换装置

半个多世纪来,人类随着云烟繁星飞往更加远方的天际。随着空间技术的发展，深空探测成为进一步了解宇宙、加快科技进步的必然选择。同时，这也对高效率、高可靠、长寿命的空间电源提出更加迫切的需求。

前不久，据新华社消息，中国空间站航天技术试验领域再获新成果：空间自由活塞斯特林热电转换试验装置按照试验方案，顺利完成我国首次技术在轨试验，热电转换效率等综合技术指标达到国际先进水平。

“空间自由活塞斯特林热电转换装置”——看似晦涩冗长的名称，却像是一张信息全面、概括精准的“身份证”。将其拆开来分别理解，就能读懂其中的“身份信息”：

——“热电转换装置”道出了本质。这是一种可将热能转化为电能的动态能量转换系统。所需的热能，可能来自放射性同位素、核能、太阳能等多种热源。也正因此，这种装置在深空探测中的意义尤为重要，在光照条件差、温度变化大等恶劣环境中，依然能够持续稳定地供应电力。

——“斯特林”指明了主题。一方面，这个名字体现出其工作原理遵循斯特林热力学循环；另一方面，它也说明斯特林发动机作为主体结构，与耦合发电机共同决定整体性能。作为理论热效率最高的热机，研究表明，与放射性同位素电源相比，空间自由活塞斯特林热电转换装置在输出相同功率的情况下，所需燃料减少了近75%。同时，其热效率也随着材料学、热力学和动力学的迅猛发展不断提高。这不仅使得它在极为复杂苛刻的深空高温高压环境中，同样具有独特的竞争力。

——“自由活塞”强调了特性。区别于其他电源，空间自由活塞斯特林热电转换装置内部仅有两个活塞是运动部件。工作时，两个活塞进行循环直线运动，实现热能到机械能的转换，再通过发电机将机械能转换成电能。简单机械结构、单向往复运动等特性，使得该装置具有工作寿命长、免维护自启动、系统稳定性和可控性强、运行振动和噪声弱等诸多深空探测所需的优点。

可以预料，未来深空探测的任务周期将以年甚至十年来计算，这对空间电源的工作效率、稳定性和寿命要求极高。纵观空间自由活塞斯特林热电转换装置的发展历程，为早日推出能够满足实际任务需求的技术成品，仍需要在以下方面持续用力：

研究方法趋于多目标优化。空间自由活塞斯特林热电转换装置涉及电磁学、动力学、热力学等多个学科领域，影响因素非常多，因此准确的理论分析方法可大大提高设计和优化的精度和可预测性。目前，多目标优化的理论分析方法，成为国内外研究热点。科研人员借鉴其他领域的算法，对多目标优化方法进行改良，有望助力科研人员得到更加优良的理论模型。该研究团队利用遗传算法进行优化，通过对不同类型的数据进行训练，最终实现了一种基于神经网络的自适应多目标优化算法。

（编辑：银川站长网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!