在中国首艘载人飞船发射升空的20年，回顾载人航天电源分系统的发展历程，承担电源分系统研制任务的中国航天科技集团有限公司八院811所 始终将自主创新、安全可靠、人才培养放在首位，三位一体协同推进，发展的是技术，传承的是精神，不变的是初心， 高可靠高安全保障了载人航天各项任务圆满完成。
自主创新让中国空间站实现能源自由
中国空间站的独特构型勾画了追求卓越的中国智慧，凝聚着自主创新的中国力量。对于电源分系统来说，需要为空间站提供源源不断的能源，其不断发展自我超越的历史，不断地证明自主创新是其进步的不竭动力。回顾载人航天电源分系统的一次次技术跨越，空间站系 统副总设计师马季军这样总结，“实现了电源系统从低压到高压、太阳电池翼从刚性到半刚性再到柔性、储能电池从镉 镍到氢镍再到锂电、发电能力从1千瓦到3千瓦再到30千瓦等的稳步迈进和跨越式发展，创造了10项我国航天事业 的‘唯一’或‘第一’，实现了技术水平从国外跟跑、并跑到领跑的地位转变。”
早在1992年，那时神舟飞船刚刚立项。面对当时国内最为复杂、庞大的电源系统，研制团队一开始就面临论证难题。从无到有，从零起步。在全面吸收国内外研制经验及教训的基础上，电源分系统集中5家国内空间电源优势单位，组成当时最先进的“国家队”，组织开展了大容量储能电池、高效率太阳电池技术攻关及研制，成功填补了当时多项国内空间电源的空白，圆满完成了神舟一号飞行试验。
2007年，中国载人航天二期工程全面开展，电源迎来重大挑战，一是要研制出国内第一个低轨道高电压的电源系统，作为天宫一号空间试验室成败的关键系统之一;二是要对神舟飞船电源系统进行扩容，在国内首次实现航天器三个发电机组的并网发电。
面对这项当时对全国来说都是全新的课题，电源分系统团队顶着关键材料购买不到的困难，牵头国内相关领域50多家单位，在两年时间内开展了100多项技术攻关，研制出了比国外还要好的近百项新材料、新器件、新技术。首次交 会对接任务的完成，标志着我国成为继美国之后，第二个掌 握低轨高压电源系统核心技术的国家，天宫一号低轨高压电源系统技术更是交会对接任务中具有国际先进水平的四大技术之一。
2020年，我国载人航天工程第三步任务—空间站在轨建造任务正式拉开序幕。空间站要求功率大、寿命长，而且在轨运行时各舱体的帆板光照条件变化、遮挡情况变化复杂，对空间站电源系统总体架构、舱段间能量调配、组合体运行 应对各种故障的能力提出了更高的需求。面对挑战，没有退路，电源分系统所有研制人员心中只有一个目标:让中国“太空电站”实现能源自由。
为保证中国空间站在轨十余年的正常运营，研制人员开展了长寿命、高可靠、可维修设计，使其具有定期进行维护和升级的能力。一方面，从研制、使用、更换等多个角度，设计出了满足空间站运行需求的长寿命大容量高安全锂离子蓄电池。另一方面，通过多次试验验证，让电源分系统的 每个产品，具有可维修、可更换的特性。
为了解决复杂的遮挡情况，电源分系统研制人员经过多重试验、层层确认，让空间站所有的成员，核心舱、实验舱、 神舟飞船、货运飞船，组成了和谐灵活的“供电大联盟”，通过灵活的并网供电，确保整个空间站系统的正常能源供给。其中，拥有我国最大面积柔性太阳电池翼的“问天”和“梦天”两个实验舱，将肩负起中国空间站主要能量来源这一光荣使命，让中国空间站实现能源自由。
安全可靠是确保载人航天成功的根源
载人航天工程是我国迄今为止安全可靠性要求最高的航天重大工程，而电源分系统一直被称为飞行器的“心脏”。 “电源分系统在空间站立项之初就被列为四大关键技术之一，它的复杂性不仅体现在技术上，更是因为高安全高可靠的要求”，811所载人航天领域产保副总师涂浡介绍道。载人航天，人命关天，这是对电源分系统研制团队最大的挑战。
从设计开始，从第一艘神舟飞船开始，为确保整个载人航天任务的成功完成，电源分系统始终将安全性可靠性的设 计放在首位，反复针对每一个细节开展分析与试验，确保“一次故障正常、二次故障安全、三次故障撤离”，用最大的努力和最谨慎的态度，迎接每一次即将到来的发射，守护每一次来之不易的成功。
神舟飞船是航天员的天地往返“专车”，电源分系统经 过充分验证，确定了五种电源相混合的飞船电源分系统模式。货运飞船是空间站专属“快递小哥”，首次应用了高压大容量锂电池，电源分系统针对锂电安全性做了大量的试验和验证工作。空间站将在轨运行十余年，太阳电池翼怎样在恶劣的太空环境中始终维持最佳工作状态?锂电池如何同时满足长寿命、大容量、高安全等要求?对日定向驱动机构在长时间的运转状态下要如何保持灵活性?一个又一个难题被 电源分系统逐一攻克。
要将在天上能遇到的问题在地面提前考虑到、解决了，才能确保航天员的安全，一系列地面试验随之开展起来。针对电源分系统产品本身开展的各种验证和鉴定试验，是为了确保电源产品在各种环境下的稳定发挥。各种故障模拟验证，则是反复确认故障情况下的行为和故障对策的效果。此外，还有针对电源各产品开展的长寿命试验，以及可以在地面模拟出空间站工作模式，提前开展验证和仿真设计的“数字空间站”这一新型平台。
空间站电源分系统的每一个产品均具备可维修、可更换的功能。难题又来了，如何在不影响空间站正常供电的情况下，确保航天员的在轨操作安全?研制人员采用了相互隔离、独立工作的多通道多机组设计，并在航天员开展在轨维修时将高压降低到人体的安全电压范围。同时，充分应用人机工效学设计，让电源产品原先锐利的表面圆角化，量身定制维修工具等，用一个个细节诠释安全可靠真谛。
迈入空间站常态化发射阶段，神舟飞船和货运飞船转向批量化生产、高频率发射状态，电源分系统引入并建立了产保体系，确保产品从设计到交付整个流程的高可靠质量。历经载人航天工程三期的努力和探索，电源分系统也不断总结，建立了领域条线的国军标，形成了从质量可靠到质量可信到质量可见的质量管理办法，圆满完成国家载人航天任务的同时，不断引领空间电源在其他各个领域的高可靠保障。
人才是空间电源面向未来发展的源泉
空间站建设看似水到渠成的每一步，背后是一个个参与者梦想与智慧、追求与勇气交织的故事。人才，载人航天电源分系统最重要的资源和面向未来发展的源泉，与载人航天工程密不可分、互相成就。“型号任务的成功是最基本的动作，通过型号的历练人才辈出、百花齐放才是电源成功的标准”，载人月球探测型号指挥王娜这样说道。
早期从事载人航天飞船电源分系统的人，在载人航天首位主任设计师方国隆的带领下，现在都挑起了载人航天工程、探月工程及其他空间飞行器的行政和技术领导的重任。如探月工程三期探测器系统副总指挥、天问一号探测器副总指挥张玉花，空间站系统副总设计师马季军，梦天实验舱主管副总师樊蓉、八院两船技术负责人陈启忠等。
在811所，依托空间电源技术国家重点实验室和科技部 创新人才培养示范基地，历经多个型号锻炼、重点项目磨炼，形成了以空间站系统副总设计师马季军等为代表的“60后领军”、载人月球探测型号指挥王娜、载人月球探测工程第一代载人飞船型号副总设计师乔卫星等为代表的“70后核心”，和一批主任设计师为代表的“80后骨干”的人才梯队。近些年，越来越多的 90后投身航天，走上关键岗位，源源不断地补充载人航天电源分系统人才蓄水池，让电源分系统的人才根系更发达，一茬接一茬地茁壮成长。
文/广州日报·新花城记者：肖欢欢 通讯员：缪新培、杨欣
图/广州日报·新花城记者：肖欢欢 通讯员：缪新培、杨欣
视频/广州日报·新花城记者：肖欢欢 通讯员：缪新培、杨欣
广州日报·新花城编辑：程依伦