近日，據中國航天科技集團消息，2023 年 3 月，由中國航天科技集團六院八〇一所自主研制的基于氦氙混合工質的空間閉式布雷頓熱電轉換系統，順利進行了多次系統級熱試車。
結合多參數聯調完成了系統深度變工況運行，成功實現了百千瓦內多能級電功率輸出，是我國目前空間閉式布雷頓循環熱電轉換系統的最大發電功率，取得了里程碑式的重大突破，這標志著八〇一所空間熱電轉換技術已達到國際先進水平。
(資料圖)
▲ 高功率發電時的高溫渦輪組件，圖源中國航天科技集團六院八〇一所，下同
據介紹，基于閉式布雷頓循環的空間核電轉換技術是空間動力領域十分重要的發展方向，通過渦輪將核反應堆內高溫、高壓氣體轉化為軸功率，在驅動壓氣機維持氣體循環的同時，利用盈余軸功率驅動高速電機向外輸出電能，具有高效、高功率密度的巨大優勢，對于未來空間拖船、軌道轉移飛行器、深空探測任務和星表能源站建設意義重大。美國、俄羅斯等國家已先我國一步開始空間核動力系統及部件的設計研發工作，目前在百千瓦及以上功率等級均推舉基于閉式布雷頓循環熱電轉換的空間核電推進方案。
▲ 基于閉式布雷頓循環的空間核電轉換系統
我國在核電推進領域起步較晚，且空間閉式布雷頓循環熱電轉換系統因受到空間環境的影響，在散熱處理、軸系設計、系統集成、控制策略、選材制造等多方面都與地面布雷頓循環發電系統存在著較大的差異和更高挑戰，因而同時具有研發周期長、學科跨度大、技術難度高的特點，多項技術空白亟待填補。
▲ 基于閉式布雷頓循環的核電推進系統結構
通過技術融合與協同創新，研發團隊在空間布雷頓熱電轉換技術上取得了多項技術突破，極大填補了國內空間核能應用的發展空白，有力推動了空間核電轉換技術的工程化研制進程，為盡早實現核動力飛行器的在軌應用奠定了堅實基礎。
能源和動力，是決定人類空間活動自由的最關鍵因素。此次百千瓦級空間布雷頓循環熱電轉換系統的成功研制，是我國空間核動力領域關鍵技術攻關的重要成果，代表著我國在該技術領域向世界領先水平邁進。屆時，我們對于太空的探索將進入全新的維度。該項技術還可以拓展應用至地面移動電站、極地 / 深海能源站、特種船舶動力等領域。
▲ 空間核動力飛船的在軌運行概念圖
IT之家注：中國航天科技集團公司第六研究院第八〇一研究所是我國唯一專業從事空間推進系統和中、小推力姿軌控液體火箭發動機研發的航天高科技專業研究所，產品涉及運載火箭、衛星、載人航天、導彈武器和深空探測等領域，該所從 1965 年開始從事航天型號推進系統的研制工作，研制的產品在“神舟”飛船、“嫦娥”衛星和“天宮”飛行器中進行了成功應用，為我國航天事業大發展作出了重大貢獻。
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