摘要：为提高空间同位素电源的效率和功率,满足深空探测、载人登月和火星登陆等航天任务对航天器能源的需求,梳理了空间自由活塞斯特林热电转换涉及的关键技术,设计了天宫空间站空间自由活塞斯特林热电转换装置的在轨试验方案,在轨开展了斯特林热电转换试验,验证了空间微重力环境下双活塞自由运动的间隙密封、双活塞相位保持等关键技术,获取了空间环境下双自由活塞精确的运动相位保持及漂移特性、动力学与热力学强耦合特性等关键参数。在轨试验结果表明,试验装置在轨运行性能良好,热电转换效率达到24.72%,为未来空间高效同位素电源等不依赖太阳能的能源技术应用奠定了基础。

摘要：空间同位素电源是通过热电转换技术将衰变热能转换为电能的空间电源装置,广泛应用于深空探测任务中太阳能电池无法使用的任务场景,其热电转换方式包括温差、热光伏等静态转换方式以及斯特林、布雷顿等动态转换方式。空间同位素电源普遍使用钚238核源,其制备生产困难,价格高昂,在全球范围内产能受限,同时,长周期的深空探测任务对同位素电源寿命也提出较高要求,因此热电转换效率高、易于实现长寿命的空间热光伏发电技术成为开展深空探测任务的优选技术路线。近年来,近场热光伏、基于光谱调控的热光伏技术是研究重点,结构热控、辐射器、滤光器、电池晶元等关键器件的理论研究与技术验证也取得了显著的进展。对热光伏空间同位素电源技术方案、关键器件研究情况进行了综述,从电源系统总体设计的角度对各器件的发展现状与未来技术的发展重点方向进行了研判,可为进一步推动热光伏同位素电源系统的工程化研制提供参考。