在人類探索宇宙的征程中,能源供應始終是航天器運行的關鍵。太空光伏技術,作為在衛星軌道、空間站及深空探測器等太空環境中將太陽能轉化為電能的核心系統,正憑借其獨特優勢成為地外飛行器的主要供能方式。與地面光伏不同,太空光伏需直面極端低溫、強輻射等嚴苛環境,這對電池組件材料的性能提出了近乎苛刻的要求。
人造衛星通常由平臺和有效載荷構成。有效載荷承載著通信、遙感、科學探測等特定功能,而平臺則涵蓋電源系統、姿態控制系統、推進系統、熱控系統等,為衛星正常運轉提供基礎保障。其中,太陽能電池板(太陽翼)作為電源系統的核心,承擔著將太陽光能高效、持續轉化為衛星所需電能的重任。由于宇航電源系統運行環境特殊,面臨極端溫度變化、壓力和強輻射等挑戰,對電源性能要求極高。目前,宇航電源系統產品類別多樣,包括一次性電源、核電源、燃料電池、太陽能熱動力系統、太陽電池陣—蓄電池組電源系統等。但基于太陽能的太陽電池陣—蓄電池組電源系統,憑借其穩定性和適應性,成為絕大多數在軌航天器及臨近空間飛行器廣泛使用的電源系統類型。
隨著航天技術的不斷進步,柔性太陽翼成為航天器太陽翼的主要發展方向。根據結構剛度特性,太陽翼可分為剛性太陽電池陣、半剛性太陽電池陣和柔性太陽電池陣。剛性太陽電池陣雖是目前航天器普遍采用的技術,但受太陽翼結構機構質量、鋁蜂窩夾層基板厚度及收攏間距限制,其質量比功率和收攏狀態下體積比功率相對較低。半剛性太陽電池陣采用輕質碳纖維框架作為基板,質量比功率可提升至120 W/kg,然而收攏狀態體積比功率與剛性太陽電池陣相近。柔性太陽電池陣則采用柔性薄膜結構作為基板,電路與基板厚度總和不足1 mm,收攏時太陽電池板間處于壓緊狀態,質量比功率和收攏狀態下體積比功率較剛性太陽電池陣均有顯著提高,展現出巨大的發展潛力。
依據展開方式的不同,柔性陣又可分為手風琴式柔性陣、扇形展開式柔性陣和卷繞式柔性陣。手風琴式柔性陣具有大展開面積和可堆疊壓緊的優勢,適用于大功率需求的航天器或一箭多星任務;扇形展開式柔性陣整翼高展開基頻,有利于整星姿態控制,常用于地面觀測等航天器型號;卷繞式柔性陣則以高收攏體積比和整翼輕量化特點,在深空探測領域得到廣泛應用。
在太空光伏技術發展的同時,可回收火箭技術的突破為商業航天帶來了新的發展機遇。可回收火箭技術通過使運載火箭在完成衛星送入軌道任務后,部分或全部組件(如一級助推器、整流罩等)安全返回地面或海面,經檢修和翻新后再次用于后續發射任務,將傳統“一次性”航天器轉變為可重復利用的“航空運輸工具”,大幅降低了進入空間的成本,成為商業航天可持續發展的關鍵。
一級火箭在火箭制造成本中價值占比超50%,回收復用一級火箭成為降低發射成本的有效途徑。以獵鷹九號為例,其單次制造成本約5000萬美元,其中一級火箭、二級火箭、整流罩價值量占比分別為60%、20%、10%。目前,獵鷹9號已實現12次一級火箭和6次整流罩的回收復用。若單個獵鷹9號火箭完成12次發射任務,平均發射成本將降至1833萬美元/次;若后續實現二級火箭復用,平均發射成本有望進一步降至917萬美元/次。
SpaceX作為可回收火箭技術的先行者,已掌握成熟的可回收復用技術。獵鷹9火箭自2010年6月首飛以來,歷經v1.0、v1.1、FT、Block4和Block5五種狀態。2018年獵鷹9號Block5正式定型,成為SpaceX的核心型號。憑借回收復用技術和單一成熟箭型,SpaceX在火箭發射領域取得顯著優勢。2015年前,中美火箭年發射數量差距不大;但隨著2018年獵鷹9號Block5定型及回收復用技術成熟,中美火箭發射次數差距逐漸拉大。據SpaceLive和國際太空公眾號數據,2025年美國火箭發射數達211次,其中獵鷹占79%;中國火箭發射數為90次,長征系列占77%。
商業航天的熱潮正為太空光伏市場帶來廣闊前景。在中美商業航天競賽加速的背景下,低軌商業衛星領域發展迅速,短期內對太陽翼的需求大幅增加。太空光伏技術憑借其在能源供應方面的獨特優勢,正逐步打造出一個千億規模的藍海市場,為人類探索宇宙的征程注入新的動力。








