神舟十八号即将发射，飞船确定有重大升级，中国攻克全球难题

从神舟十五号开始，中国空间站进入长期有人驻留模式，而飞船长期在轨驻留，科学家发现了空间站的一个重大缺陷。

我们都知道，天和核心舱3个对接口分别是前向对接口、后向对接口以及径向对接口，其中后向对接口主要用于货运飞船对接，因此通常情况下留给载人飞船的就是前向对接口与径向对接口。

空间交会就是其中两个航天器，其中之一通常是一个空间站，同时到达轨道和方法非常近的距离（例如内视觉接触）。然后两个航天器的轨道速度和位置矢量精确匹配，通过轨道站保持使它们保持恒定距离。会合之间进行对接或靠泊，使航天器进行物理接触并在它们之间建立联系。

通过前向对接口与核心舱对接，而前向对接和后向对接在200米的保持点是一个稳定的保持点，即使飞船发动机不开机，也是能够保持稳定的。

但是径向对接对接难度就很大，飞船要以垂直的方式、径向的方式，垂直向上，从下面和组合体来进行交会对接。这项技术的难度非常大，由于径向对接口与空间站质心不在一条连线上，如果直接对接，较大的撞击能量会形成更大的偏转力矩，除此之外，飞船从核心舱下方接近，在轨道高度上就有一个偏差。由于轨道高度的偏差，不同高度的速度也不一样，在径向对接的接近过程中，除了有速度位置的改变外，还要去控制速度方向上的角度。所以整个对接过程是高动态的。

因为对接在一个质量非对称的位置上，对接产生的撞击惯量将对空间站组合体形成一个偏转力矩，进而影响其运行姿态，所以货运飞船需要绕飞转位至核心舱前向对接口对组合体进行质量配平（针对飞船径向对接任务），同时配合核心舱的控制力矩陀螺与姿控动力系统，就可以实现在神舟飞船直接径向对接工况下的组合体姿态稳定。

而科学家发现，神舟飞船在径向对接之后，靠在那里会受到严重的遮挡，神舟飞船电源系统共有3种电源:太阳电池帆板、镉镍蓄电池、应急电池。而在遮挡之后有30多分钟却是在没有阳光照射的地影期，太阳电池帆板将停止工作,这时维持飞船正常运转的电能都来自镉镍蓄电池事先储藏好的电能。为了解决能量平衡问题，交会对接成功后，空间站需要为神舟飞船提供一部分电能。

我们都知道镍电池有NiCd 记忆效应，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。除此之外，还会产生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。

以前飞船没有长期在轨驻留，这个问题还不明显，而现在，飞船需要长期在轨驻留，空间站进入了长期有人驻留模式，这个问题就很明显了。

为了保证空间站系统的稳定性，神舟十八号迎来了重大升级，电池换成了锂电池，锂离子电池具有容量高、质量轻等优异的性能，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。根据科学家的研究，锂电池循环寿命长，循环次数可达 1000次以上，在均衡充放电的情况下，使用年限可达 5~10 年，寿命约为镉镍电池的2倍，

但是因为锂电池和镍电池相比，高安全、高可靠、耐过充、耐过放性能都不如镍电池稳定，比如使用在787飞机上的波音公司锂离子电池曾出现由于电池过热导致火灾的事故。由于航天的特殊性，空间电源对锂离子电池的安全性和可靠性有着严格的要求，特别是载人航天领域，对电源系统可靠性和安全性的要求近乎苛刻，可以说，航天系统锂电池的运用是一个全球性的难题。

因此长期以来，国际航天界对于采用锂电池都非常谨慎，直到2013年的时候，国际空间站才使用锂离子电池。

为此，NASA在锂电池的生产过程中，有专家审查设计、供电、危险控制等环节，尤其在设计环节严格监管，确保每个单个电池没有设计问题。

而中国神舟十八号采用锂电池，也说明了中国已经攻克了一系列的全球难题，重新设计了对锂离子电池的热管理系统，长寿命大容量锂离子电池的安全性得到广泛验证，因此，锂电池上神舟十八号也就成了水到渠成的事情。

可以说，随着锂电池的采用，这也意味着神舟十七号就是镉镍蓄电池的收官之战。也因此采用了锂电池，神舟十八号飞船节余出相当可观的重量资源，上下行能力最大提升将近300%，而且空间站和飞船的电力系统也更加稳定，对于航天员在轨驻留提供了更高的保障。