中国载人航天工程自1992年起步，可以称为我国迄今为止技术难度最高、工程最庞大、管理最复杂的航天工程，凝聚了无数科技工作人员的心血。中国航天科技集团有限公司第八研究院第八一一研究所（以下简称811所），在整个工程中承担了电源分系统研制任务。
对于载人航天来说，电源分系统如同人体的心脏和血液一般重要，需要为其源源不断地提供电能，它的工作稳定与否直接关系到航天器所有设备的运行，也是航天员最重要的生命保障。811所自1992年起开始承担神舟飞船电源分系统的论证任务，三十年来，按照载人航天工程“三步走”的发展战略，电源分系统设计人员突破重重险阻，以全部的心血为我国载人航天工程铸就了持续健康稳定的电能，从而确保了每一次飞行任务的成功。从载人飞船的论证开始到飞船每一艘地改进和创新，从天宫一号的关键技术攻关再到空间站关键技术攻关，电源分系统每一次都在引领空间电源技术的进步。
载人航天工程第一步：从零开始的故事，人生能有几回搏
飞船电源分系统需要采用多种电源同时向三个舱段供电，工作模式多，在1992年，是当时国内最为复杂、庞大的电源系统。系统研制起步时仅有6人，其中4人还是刚毕业的大学生，只在电视上看到过美国和前苏联发射载人航天器的壮观画面，手头上握着一点媒体上公开发表的资料，一切都得从零开始。
那时，811所研制的镉镍蓄电池有四种规格，其中只有12安时的电源经过飞行试验考验。当时，国际上实际应用的航天镉镍蓄电池最大容量未超过50安时，而根据总体方案，神舟飞船电池容量需提升到65安时，这就意味着需要研制一种新规格的镉镍蓄电池，来填补当时国内大容量贮能电源的空白。
但当时811所软硬件薄弱、厂区狭小局促，生产场地拥挤简陋。在这样的情况下，研制一个全新规格、兼具国内领先、国际一流的大容量镉镍电池谈何容易。模样阶段开始的时候，没有足够的设计数据和经验，没有现成答案，只有靠制定多套设计方案和工艺路线，反复地试验、不断地修改完善。
回忆起当时的研制场景，许多老专家记忆犹新。镉镍电池极片制造的工作场地，冬天北风不断地往里灌，穿着棉大衣还觉着冷。夏天低矮狭小的空间充斥着一千度左右的热浪，进去一会儿就汗流浃背。活性物质浸渍在临时搭建的棚屋里进行，雨天水哗哗地漏，冬天更是阴冷难忍，场景不亚于居里夫人炼镭的情状。但凭着“人生能有几回搏”的豪气，和从事载人航天事业的光荣感，811所的电池技术性能全面超越任务要求，圆满完成了神舟一号飞行试验。
随着神舟二号、神舟三号和神舟四号飞船的成功发射，电源分系统攻克了主电源与留轨电源并网等关键性技术，为神舟五号载人飞船的发射奠定了最坚实的基础。2003年10月15日，神舟五号在酒泉发射升空，太阳帆板展开的那一刻，电源人十多年的梦想终在此刻实现。接下来的四年里，神舟六号和神舟七号的成功发射，标志着电源分系统在不同类型的电源并网、故障模拟仿真、可靠性安全性设计等领域达到了国内空间电源领域的最高水平。
载人航天工程第二步：重重挑战下的一次次突破，越是艰难越向前
2007年，中国载人航天二期工程全面开展，中国人要在300多公里高的外太空实现穿针引线，突破两个航天器间的载人交会对接任务，电源分系统迎来重大挑战，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。特别是前者，如果成功，将标志着中国成为世界上除美国以外第二个掌握该核心技术的国家。
天宫一号低轨高压电源系统的研制，整整走过了八年的坎坷之路。其中的技术难点不仅仅是对电源分系统，对全国来说都是全新的课题。正当研制人员一筹莫展之际，又传来了太阳帆板、氢镍蓄电池等关键材料购买不到的消息。但困难，更加激励了811所通过自主创新来完成攻关工作。除系统内单位外，电源分系统牵头电子科技集团、兵器集团、中科院、上海交大、东华大学等国内相关领域最优秀的50多家单位，在两年时间内开展了100多项技术攻关。攻关项目涵盖电子、机械、化学、材料等多个领域。经过艰苦攻关，终于研制出了比国外还要好的玻璃纤维网、离子交换膜、固体润滑剂、高压继电器等近百项新材料、新器件、新技术，完成了这个跨时代的攻关任务。
至于神舟飞船电源分系统的扩容，这对电源分系统来说却是近乎颠覆性的改变。系统总体要重新构架，单机产品要重新设计，测试设备也要重新研制。按照之前正常程序，至少需要两年半时间，但留给电源分系统人员仅有短短的八个月。为此，811所集中了所内最优秀的各类资源，项目管理人员按时间节点倒排计划，计划安排精确到了小时，八个月内，除了春节休息两天，所有设计师吃住在所里，每天工作14个小时以上，同时安排生产工人24小时三班倒……八个月后，正样产品提前十几天交付总体，他们用实际行动履行了自己的诺言。
首次交会对接任务的完成，标志着我国继美国之后，成为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四项具有国际先进水平的技术之一。
为了给后续空间站建造做好准备，电源分系统研制人员又在中国第一艘货运飞船天舟一号上，首次使用了2700瓦功率的低轨高压大容量锂电。2017年4月20日，天舟一号成功发射，中国载人航天电源在经历了镉镍电池时代、氢镍电池时代，正式迈向锂电时代。
载人航天工程第三步：中国“太空电站”实现能源自由，梦想继续前行
2020年5月5日，长征五号B运载火箭成功发射新一代载人飞船试验船，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十二年间的正常运营，电源分系统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。其中最引人瞩目的，当属“天和”核心舱两个柔性太阳翼的在轨能源拓展功能。经设计师精心规划，这两个柔性太阳翼可由航天员与机械臂配合，实现舱外拆卸与转移，安装于实验舱尾部桁架上，并在轨重新组建供电通道。
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。
而进入“空间站时代”，中国将在2021年、2022年完成11次高密集发射任务，这让人员本就不充裕，且每个人都身兼多个型号的电源分系统研制团队进入了高强度作战阶段，需要保证多个舱、多艘船的滚动生产测试、发射场试验、飞行控制等正常健康的运转。为了保障航天员安全，航天器在轨运行期间，地面必须24小时监控电源分系统性能数据；而为了保证后续型号的正常发射，多个基地的发射前试验及保障工作、北京的整舱和整船综合测试，以及多个型号电源分系统单机产品在上海的研制生产也在同步有序推进着。但困难，对这支特别能战斗的队伍来说从不是问题，忙，而不乱，他们有条不紊地统筹兼顾好型号的需求，为中国空间站的建造砥砺前行。
回望三十年，时光铺陈的不仅仅是神舟飞船、货运飞船、核心舱等一个个航天器穿梭太空的轨迹，更是空间电源人一次次以自信和豪迈，不断发展自我超越的历史。事实证明，自主创新是电源分系统进步的动力和源泉。载人航天发展无尽，电源系统创新不止。面对载人航天后续一系列更具挑战性的任务，电源分系统将继续以迎难而上、百折不回的态度，精益求精、勇挑重担的行动，向着目标与梦想迈进每一个坚实的脚步。
作者：缪新培 史博臻
编辑：徐晶卉
