空间站遮挡严重，制约发电，神舟十八号换新型电池，随时待命发射

自加加林进入太空六十二年以来至今，人类已有608人进入太空，其中包括20名中国航天员，与此同时，中国航天员在轨总时长也已经突破2500天，位居世界第四。随着空间站进入应用与发展阶段，每年不间断常态化驻留3人，轮换期间6人，年度在轨总时长会以1100天+的速度持续增长，未来随着空间站规模的持续扩大，在轨驻留人员数量也有望进一步增加。

神舟十七号乘组与神舟十六号乘组在轨轮换

不要认为上述数据只是简单地叠加，因为经验也是财富，航天员在轨总时长的增加，也意味着在太空我们可以做更多的实验做更多的事，用以服务高新技术的快速突破。可以说，载人航天是科技发展的力量倍增器。

我们之所以能够取得上述成绩，承载航天员天地往返的神舟载人飞船居功至伟，从神舟一号到神舟四号的艰难探路，到神舟五号的勇闯太空，以及后续神舟六号的多人多天、神舟七号太空出舱、神舟八号/九号/十号与天宫一号空间交会对接与组合体运行、神舟十一号/天宫二号/天舟一号的中期驻留与燃料在轨补加、神舟十二号开启空间站大门……

神舟号载人飞船

一路走来，神舟飞船不断地自我突破，并顺应任务要求不断改进升级，如今已经成长为一款高可靠的载人天地往返载具。

进入空间站时代对于神舟飞船而言，也是一次技术变革，因为它所处的环境发生了巨大的变化。

在神舟十二号以前，神舟飞船多以短期任务为主，神舟五号不到1天、神舟六号5天、神舟七号3天、神舟八号16天多……最长的神舟十一号是一个月。

伴星一号绕飞小卫星拍摄的神舟七号

伴星二号绕飞小卫星拍摄的神舟十一号与天宫二号组合体

在这些短期任务中，又多以自主飞行为主，辅以简单构型的组合体运行，神舟飞船的设计指标可以很好地满足任务所需。

但进入空间站时代后，一切就都变了。在轨驻留时间通常是6个月，这样一来就面临两个很严峻的问题：

首先是空间站舱体的遮挡问题，中国空间站在轨规模近百吨，舱体连接长度数十米，还有巨大的柔性太阳翼，这对于在空间站组合体飞行方向前向对接、径向对接的神舟载人飞船的太阳翼形成了比较严重的光照遮挡，飞船靠泊空间站组合体期间的自主发电能力不足。

在空间站径向端口对接的神舟飞船

好在中国空间站具备反向供电能力，神舟飞船靠泊期间可以接受空间站的电力供应，但由此也产生充放电状态不断切换的不稳定情况，具体表现就是充放电不规律，还有不充电、不放电等其它复杂工况。

从神舟一号到神舟十七号，飞船配置的都是“镉镍蓄电池”，这种电池具有高安全、高可靠、耐过充、耐过放等优势性能，可以满足神舟飞船高安全运行的任务要求，但是它也有缺点，就是“记忆效应”。

镉镍蓄电池组与太阳翼并网供电，安装在神舟飞船推进舱上。

所谓记忆效应指的是，镉镍蓄电池长期不彻底充电、放电，容易在电池内留下痕迹，进而降低电池容量的现象，电池可以记忆充、放电幅度和模式，时间一长就很难改变这种模式，无法再做大幅度充电或放电。

配置镉镍蓄电池的神舟飞船并不是不能执行空间站任务，科研人员已经对其所存在的记忆效应问题进行了改进，从神舟十二号到神舟十六号的在轨与返回任务中的出色表现已经证明。

但是，我们并不满足于此，鉴于长寿命大容量锂离子电池的安全性在实践中得到广泛验证，为了让神舟飞船具备更加强大的能力，从神舟十八号开始，就将换装锂离子电池，这也意味着神舟十七号就是镉镍蓄电池的收官之战。

最后一艘配置镉镍蓄电池组的神舟飞船

锂离子电池相较于镉镍蓄电池的一个突出优势就是没有记忆效应，寿命优势也将助力神舟飞船拥有更长的靠泊空间站组合体的时间。

谈到这就得联系前段时间神舟十七号发射时，神舟飞船总指挥在接受采访时披露，下批次神舟飞船最大上下行能力最大提升将近300%。

这里的上下行能力指的是载货上下行能力，载人人数不会变化，神舟飞船的原上行能力是300公斤，主要由轨道舱搭载货物，从这里看轨道舱之于神舟飞船，除承担交会对接任务外，还可以充当飞船的“货舱”，相当于汽车的“后备箱”，原下行能力是50公斤，由返回舱承担下行运输任务。

神舟飞船轨道舱装载的货包

上下行能力最大提升将近300%，大概率指的是上行能力提升300%，为什么不是下行能力提升300%？

因为神舟飞船上下行货运能力的提升，主要是通过减重来实现。神舟飞船是由推进舱、返回舱、轨道舱三舱组成，三舱同时减重，节余出来的重量资源都可以体现在上行能力提升上，也与运载火箭的运力有关。至于下行能力，则只能通过返回舱减重实现，减重幅度有限。

神舟飞船下行运输只能靠返回舱

从神舟十八号开始换装的锂离子电池相较于镉镍蓄电池还有一个突出优势，就是相同电池重量下，锂离子电池的蓄电能力更强，这样一来就可以用较小的锂离子电池来满足神舟飞船的用电需求，可以节余出相当可观的重量资源。

当然了，电池减重只是众多减重措施中的一个措施，多系统多管齐下，效果更佳。

目前，换装锂离子电池的神舟十八号正在酒泉卫星发射中心执行滚动备份值班任务，它随时可以接受发射任务。

“平头火箭”，这就是执行滚动备份状态的长征2F火箭基础级。

执行滚动备份任务的船箭组合体具备8.5天应急快速发射能力，备份火箭以站立姿态在垂直总装厂房中待命，飞船则在飞船加注与整流罩装配厂房。

执行应急任务时火箭经过紧急的状态恢复和必要的检查之后，由技术区转运到发射区，继续开展相应的对接与状态检查准备工作。

与此同时，整流罩、逃逸塔分别完成扣罩、组装工作，随后前往发射塔架与火箭基础级合体。为什么载人航天发射塔架有塔吊设备，可以说就是为了这个任务专门准备。之后，再经过必要的功能检查和测试后，火箭就可以进入发射状态。

载人航天发射塔架配置有起重设备

神舟飞船的升级可以说从未停止过，比如从神舟十二号开始，返回舱外表颜色就是闪亮的银色，与此前的暗灰色系不同，这是为了适应长时间在轨的温度控制需求，新研发的低发射低吸收涂层，同系列产品还应用在了我国首次自主探火的天问一号探测器的进入舱上。

再比如，即便是同批次最后一艘产品，神舟十七号仍然有重大改进升级措施，其对驱动太阳翼实现对日定向的动力源“驱动机构”进行了升级，通过提高机电驱动能力，增加电气隔离间隙，优化内部结构空间。升级版驱动机构将电气安全间隙增大了1倍，安全距离的提高，大大降低了击穿、放电等高风险情况发生的可能性。

神舟飞船的不断推陈出新，才使得我们可以用更少的代价掌握包括载人天地往返、多人多天、太空出舱、交会对接、燃料在轨补加、组合体运行等一系列核心关键技术能力，为中国空间站闪耀太空奠定坚实基础。

新一代载人飞船试验船

同时，神舟飞船的新技术应用还可以为新一代载人飞船探路，它们二者之间的关系，有点像海军052C/D型驱逐舰与055万吨大驱一样，通过小步快跑的办法，不断积累不断创新，直至拥有最先进的装备。