阿尼爾・梅農與約書亞・庫特里克完成近七小時太空漫步,安裝國際太空站最後一組太陽能陣列

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Anil Menon and Joshua Kutryk Install Final ISS Solar Array in Nearly Seven-Hour Spacewalk

最後一片太陽能翼完成五年工程

NASA 太空人阿尼爾・梅農與加拿大太空總署太空人約書亞・庫特里克於 2026 年 11 月 5 日完成國際太空站最後一組升級太陽能陣列的安裝,結束一場歷時 6 小時 59 分鐘的太空漫步。他們的工作為一項始於 2021 年 6 月的安裝計畫畫下句點,這項計畫旨在為軌道實驗室上的研究、商業實驗與日常運作提供更多電力。

目錄
  1. 最後一片太陽能翼完成五年工程
  2. 太空站的電力會增加多少?
  3. 以人力和機械臂移動大型陣列
  4. 電力異常為何延誤陣列展開
  5. 捲起的毯狀結構如何變成太陽能翼
  6. 從 2017 年的示範到第八次安裝
  7. 支援太空人的團隊
  8. 以周密準備寫下加拿大里程碑
  9. 電力升級之後的工作
  10. 重點整理

第八組、也是最後一組國際太空站展開式太陽能陣列(IROSA),安裝於太空站桁架右舷側的 3B 電力通道上。桁架是太空站的大型結構骨架。面向太空站指定的前進方向時,右側即為右舷。

太空漫步於美東時間上午 8 時 36 分開始,下午 3 時 35 分結束。這是梅農第五次出艙,也是庫特里克第二次出艙。同一組太空人恰好在一週前的 10 月 29 日安裝了第七組陣列。

臨時電力問題使最後一次安裝更加複雜。地面控制人員與太空人檢查纜線,並等待太空站進入地球陰影後,才完成展開作業。太空人返回艙內時,太空衣中的補給品還有剩餘。

梅農稱許了在地球上支援這項任務的團隊。談到太空漫步期間如何調整工作時,這位 NASA 太空人說:

我們原本有一套計畫。我們調整了計畫,地面團隊在應變方面做得非常出色,最後我們完成了任務。

太空站的電力會增加多少?

加拿大太空總署表示,升級完成後,太空站的發電能力最多可增加 30%。公布的容量數據顯示,升級前約為 160 千瓦,升級後約為 215 千瓦。

這兩個數字相差約 55 千瓦。直接以四捨五入後的數字計算,增幅約為 34%;而太空總署公布的估計值則是最多 30%。兩者都代表太空站可用電力大幅增加。

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千瓦是功率單位,表示發電或用電的速率。新安裝的太陽能翼可產生約 20 千瓦電力。這是單組陣列的數值;從 160 千瓦增加至約 215 千瓦,則是太空站整體電力系統的變化。

八片新翼位於原有部分太陽能板前方,原有太陽能板仍持續供電。整體效果取決於新舊設備如何共同運作,而不是單純將八組陣列各自的額定功率加到太空站原有總電力上。

電力增加後,國際太空站便有更充足的能力運作科學儀器與商業酬載,同時維持太空站正常運轉所需的設備。這項升級也能支援太空站在預定最後幾年的運作,以及日後以受控方式離開軌道。

以人力和機械臂移動大型陣列

梅農與庫特里克首先必須將折疊的陣列從臨時收納設備中取出。雖然物體在軌道上會漂浮,但大型硬體仍會抵抗運動狀態的改變。移動時必須仔細控制、牢固固定,並由太空人與機械臂操作人員協同合作。

梅農將雙腳固定在 Canadarm2(太空站的加拿大機械臂)上的可調式固定裝置中。NASA 太空人盧克・德萊尼與潔西卡・華金斯在國際太空站內操作機械臂,將梅農與陣列移至安裝位置附近。

庫特里克利用扶手與安全繫繩沿著太空站外部移動。抵達作業地點後,他將自己固定在另一個足部固定裝置上,以便騰出雙手接收並定位陣列。

最後的安裝位置略微超出機械臂的作業範圍。庫特里克接手陣列後,梅農從 Canadarm2 上的位置移至太空站上的另一處固定位置。兩人接著合作,完成 3B 電力通道上的安裝。

庫特里克擔任領隊太空漫步者,使用 EV1 呼號。他的太空衣上有紅色條紋,方便控制人員與觀眾將他和使用 EV2 呼號的梅農區分開來。出艙初期,兩人比預定進度約快 30 分鐘。

電力異常為何延誤陣列展開

太空人進行電力連接時,任務控制中心偵測到問題。控制人員讀取到的分流電流只有預期的一半左右;這項電力讀數用於在展開前確認陣列的電力處理狀況。

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陽光照射太陽能電池時,太陽能電池會產生電力。分流器可提供電流轉向的路徑,作為電力系統控制的一環。讀數異常代表太空人與地面團隊必須先檢查連接處,才能讓陣列展開。

故障排查的重點是標示為 P23-A 的纜線。太空人檢查了接頭,並在稍後太空站通過地球陰影、太陽能設備不再接收直射陽光時,繼續進行作業。

確認電流讀數符合要求後,太空人鬆開兩枚螺栓,讓陣列展開。之後,他們完成剩餘的纜線作業與整理,才返回 Quest 氣閘艙。

太空漫步即將結束時,庫特里克稱許團隊的應變。他說:

看到團隊迅速應對,克服途中遇到的挑戰,幫助我們抵達目標位置,真的令人印象深刻。

捲起的毯狀結構如何變成太陽能翼

Redwire Space 依據與波音公司的合約製造這些陣列;波音是 NASA 負責太空站運作的主要承包商。這項設計採用覆有光伏電池的柔性毯狀結構,光伏電池能將陽光轉換為電力。

每片太陽能翼展開後長約 19.4 公尺。折疊後體積小得多,因此可放進 SpaceX「龍」貨運飛船未加壓的貨艙中運送。

展開系統採用複合材料桿,捲起時會儲存機械能。釋放後,桿件會伸直,帶動太陽能毯展開。原理類似緊緊捲起的帶狀物會回復延展形狀,不過實際飛行硬體經過工程設計,能精確控制這個動作。

這種設計不需使用馬達或複雜的機械鉸鏈組,就能展開太陽能翼。展開後的結構也必須保持足夠剛性,才能在太空站運作期間維持形狀。

據報導,這種緊湊設計收納時的功率密度約為每立方公尺 40 千瓦。簡單來說,這是衡量發射時每單位體積可容納多少發電能力的數值。貨運飛船內的空間有限,因此能緊密收納的設備更容易運送。

從 2017 年的示範到第八次安裝

這些新太陽能翼採用的技術,於 2017 年在國際太空站外進行示範。四年後開始正式安裝,太空站也從測試概念邁入將其納入供電系統的階段。

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最後一片太陽能翼完成了歷時數年的運送與太空漫步計畫。主要里程碑如下:

  • 2017 年:在太空站外展示展開式太陽能陣列技術。
  • 2021 年 6 月:太空人安裝第一組正式使用的 IROSA。
  • 2023 年:六組升級陣列已在國際太空站上使用。
  • 2026 年 10 月:最後兩組陣列搭乘 SpaceX 第 35 次商業補給任務抵達。
  • 2026 年 10 月 29 日:梅農與庫特里克安裝第七組陣列。
  • 2026 年 11 月 5 日:兩人安裝並展開第八組、也是最後一組陣列。

11 月 5 日的作業被列為美國第 101 次太空漫步。這也是第 286 次以太空站組裝與維護為目的的太空漫步,以及自 2021 年以來第 18 次與增加國際太空站供電能力相關的太空漫步。這些數字統計的是不同類別的工作。

太空站原有的太陽能設備已運作數十年,首批主要太陽能陣列於 2000 年 12 月投入使用。太陽能電池在太空環境中運作多年後,發電能力會逐漸衰退。新增太陽能翼有助於太空站在舊設備老化時維持足夠的供電。

支援太空人的團隊

德萊尼與華金斯負責的不只是機械臂轉運作業。太空漫步前,他們也協助準備太空衣與氣閘艙,包括為梅農裝上緊急救援裝置。他們在固定裝置時遇到困難,於是先拆下裝置,再重新安裝。

這套名為簡易艙外活動救援裝置(SAFER)的設備,是一個小型推進背包,供太空人意外脫離太空站時使用。太空漫步期間,出艙太空人也彼此檢查裝備,包括手套,以及頭盔內是否有水氣積聚。

加拿大太空總署太空人珍妮・吉本斯在 NASA 位於休士頓的詹森太空中心擔任太空艙通訊員(CAPCOM)。妮可・史蒂爾維爾則擔任太空漫步通訊員,轉達艙外作業指示。這些分工在太空人、太空站系統與地面專業團隊之間建立了多層支援。

休士頓與加拿大太空總署位於魁北克省隆格伊的總部,其機器人技術團隊負責監控 Canadarm2 的操作。他們的工作包括檢查機械臂狀況、幾何位置、攝影機畫面,以及動作是否符合預定程序。

加拿大太空總署機器人控制人員羅克珊・科泰-比格拉斯與史蒂芬・塔卡克斯說明了加拿大與美國如何協調相關職責。兩人都未直接參與這次太陽能陣列太空漫步,但他們的說明呈現了更廣泛的作業方式:控制人員必須了解機械設備,也必須熟悉太空人將遵循的精確作業順序。

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以周密準備寫下加拿大里程碑

庫特里克於 10 月 1 日抵達國際太空站,任務預計持續六個月。短短一個多月內,他已完成兩次太空漫步,總計約 14 小時。

他在 10 月 29 日的出艙任務中,成為第五位執行太空漫步的加拿大人,前四位依序為克里斯・哈德菲爾德、史蒂芬・麥克林、戴夫・威廉斯與大衛・聖雅克。聖雅克是上一位在太空站外活動的加拿大人,時間為 2019 年。

外艙門開啟前,相關工作早已展開。庫特里克與梅農先進行準備,排出體內氮氣,再進入低壓太空衣。這能降低減壓症的風險;氣壓下降時,氮氣可能在血液與組織中形成有害氣泡。

Quest 氣閘艙逐步減壓,從太空站的一般大氣壓降至真空。太空人停下來檢查太空衣是否漏氣,並將大部分空氣抽回太空站,以節省補給。

太空站在陽光與陰影之間移動時,太空人也在出艙期間調整太空衣,以因應溫度變化。這些反覆變化既影響太空人的工作環境,也影響電力故障排查的時機。

電力升級之後的工作

NASA 下一項預定的太空漫步任務,是於 2027 年 1 月升級並維修阿爾法磁譜儀。這台儀器安裝在太空站桁架上,用於偵測來自太空的高能粒子,也就是宇宙射線。

NASA 低地球軌道計畫營運整合經理高朗・帕特爾在 10 月 20 日的簡報中,說明了 1 月的預定工作。NASA 尚未公布執行任務的太空人名單。預計屆時庫特里克仍會留在國際太空站上。

機器人技術團隊已著手為譜儀作業做準備,包括配合 NASA 休士頓附近中性浮力實驗室的太空人訓練進行演練。這座大型水池讓太空人穿著太空衣,在水下太空站結構周圍練習活動。

諾斯洛普・格魯曼公司的天鵝座貨運飛船也預定不早於 11 月 29 日發射。這次 Canadarm2 將再次扮演重要角色,協助太空站人員捕獲並停泊來訪的補給飛船。

太陽能陣列安裝計畫完成後,國際太空站已配置完整的八組升級陣列。最直接的成果是實驗室在剩餘任務期間擁有更大的發電能力;安裝經驗也將為未來太空船的太陽能系統提供實務資料。

重點整理

  • 阿尼爾・梅農與約書亞・庫特里克於 2026 年 11 月 5 日安裝國際太空站第八組、也是最後一組升級太陽能陣列。
  • 太空漫步歷時 6 小時 59 分鐘,從美東時間上午 8 時 36 分至下午 3 時 35 分。
  • 陣列安裝在太空站右舷桁架上的 3B 電力通道。
  • 太空人排除臨時電力問題後,才展開太陽能翼。
  • 升級計畫於 2021 年 6 月開始,太空站公布的供電能力從約 160 千瓦提高至約 215 千瓦。
  • 梅農完成第五次太空漫步,庫特里克完成第二次;國際太空站上的組員,以及休士頓與隆格伊的團隊提供支援。
  • NASA 計畫於 2027 年 1 月進行更多太空漫步,維修阿爾法磁譜儀。
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