解密神九飞船神奇太阳能“双翼”

什锦炒饭、榨菜肉丝、松仁玉米、黑椒牛柳……4天内每顿饭每道菜均不重样，端午节还有八宝饭。如何在失重、需自主发电供热的神九飞船中，让航天员吃上可口的美食，航天器上那双神奇的小“翅膀”功不可没，这双“翅膀”通过太阳能转化可以为航天员的美食“加温”。据了解，神九飞船每天只需消耗43度电。

中国可再生能源学会副理事长孟宪淦近日在接受记者采访时对神九的神奇“双翼”进行了解密：“神九飞船太阳能双翼采用的是砷化镓的材料，这种材料的转化率非常高，可达到40%多，相比之下我们传统的以多晶硅为原材料的太阳能光伏电池的转化率只有百分之十几。”不过，孟宪淦随后补充说，这种双翼采用了航天技术，目前仅用于航空材料，其造价达到每瓦数千元，暂不宜推广到日常生活中。

揭开“砷化镓”的神秘面纱

砷化镓（galliumarsenide）化学式GaAs，黑灰色固体，熔点1238℃。它在600℃以下，能在空气中稳定存在，并且不为非氧化性的酸侵蚀。因价格昂贵，砷化镓素有“半导体贵族”之称。

砷化镓到底有多贵？“在同样的环境下，用砷化镓制造的太阳能电池板发起电来每瓦需要数千元，而我们现在使用的多晶硅太阳能电池板每瓦的发电成本不会超过6元钱。”孟宪淦告诉中国经济导报记者。

虽然这位“半导体贵族”没有被普遍运用在发电领域，但可千万别小看它曾经爆发出的能量，早在20年前，它就已名震海内外。1991年，海湾战争爆发，砷化镓作为激光制导导弹的重要材料登上战争的舞台，中国有句老话叫做“百发百中”，以砷化镓为主要材料的光电转化技术以一定的规律控制武器的飞行方向、姿态、高度和速度，不仅能够“百发百中”，更在海湾战争中留下了“砷化镓打败钢铁”的美名。

2001年7月31日，中国科学家宣布掌握了砷化镓单晶生产技术，成为继日本、德国之后又一掌握此项技术的国家。但尽管砷化镓晶片的造价在不断的技术革新中有所下降，目前仍远远高于普通硅片。

为神九打造完美的电源系统

有了砷化镓这一“半导体贵族”做后盾，让神九飞船拥有一套完美的电源系统就不是一件难事儿了。据载人航天电源系统副总设计师马季军介绍，神舟九号电源系统共有3种电源：即太阳电池帆板、镉镍蓄电池、应急电池。在浩瀚太空，太阳能是取之不尽的最好能源，安装在神舟九号飞船两侧的太阳电池帆板，能源源不断将太阳能转化为电能，是飞船上的“发电站”。

孟宪淦告诉记者：“在太空中飞行，能源是最重要的因素，比如神九绕地球飞行一圈需要一个半小时，其中就有54分钟没有光照。所以除了要拥有强大的发电功能外，神九的电源系统还必须具备更加强大的储能功能，这样才能确保航天员的安全。”

所以，在神九的飞行过程中，太阳能帆板发的电一半供飞船使用，另一半给镉镍蓄电池充电。在36分钟没有阳光照射的“地影期”，飞船上的电源自动切换到镉镍蓄电池，每天共切换16次。此外，飞船上还携带了应急电池，一旦飞船电力系统发生故障，可以确保航天员安全返回，因此也被称为“救命电池”。

相较之前的神七在太空吃上热饭热菜实在是件奢侈的事儿，拥有这套电源系统之后，神九航天员就能在舱中享用7大类共70余种中国菜肴，为征战宇宙“充电”。

砷化镓“步入”生活还需时日

既然砷化镓的转化效率是传统发电能源的数倍，这一“贵族”何时能步入寻常百姓家呢？

“我们生活用电在关注环保的同时更关注经济、实惠、便捷。而航天事业不一样，它是一种挑战、一种创新力的比拼，更何况它关乎到航天员的生命和国家的实力，所以它不会过多地考虑造价问题，大可在合理范围内使用最新的技术。但在日常生活的电力领域，我们关注的还是如何能让新能源物美价廉，能早日让太阳能、让风电平价上网。当然，一种化学材料、一种创新的技术能广泛被运用到生活中，能使大众从中获益，才能真正体现其价值。但想让砷化镓步入大众生活，还需要漫长的技术研究、创新，等到我们国家真正掌握砷化镓的提炼、转化等技术，大众才能合理地、普遍地从砷化镓中获益。”孟宪淦告诉记者。

看来，以砷化镓为原材料的神九“双翼”尽管在太空中能够潇洒地“驰骋”，但要想飞入寻常百姓家，创造出“砷化镓便利生活”的神话，不仅需要时间，更需要全社会对新能源的支持与努力。