Международная космическая станция солнечные батареи для

Электроснабжение МКС

Единственный источник электроэнергии для МКС – Солнце. При помощи солнечных батарей, установленных на станции, свет солнца преобразуется в электроэнергию.

Российским сегментом МКС используется беспрерывное напряжение 28 вольт, подобное тому, которое применяется на космических кораблях «Союз» и «Спейс Шаттл». Выработка электроэнергии непосредственно производится при помощи солнечных батарей модулей «Заря» и «Звезда». Помимо этого она передается в российский сегмент от американского посредством преобразователя напряжения ARCU и при помощи преобразователя напряжения RACU в обратном направлении.

Изначально было запланировано, что обеспечение станции электроэнергией будет происходить посредством российского модуля Научно-энергетической платформы. Но вслед за катастрофой шаттла «Колумбия» график полетов шаттлов, а также программа установки станции претерпели изменения. В частности, было решено отказаться от поставки и монтажа Научно-энергетической платформы, в виду чего на сегодняшний день значительное количество электроэнергии генерируется солнечными батареями американского сегмента.

В американском секторе организация солнечных батарей по следующему принципу: благодаря двум складным панелям солнечных батарей образуется крыло солнечной батареи. На ферменных конструкциях МКС расположено четыре пары подобных крыльев. Длина крыла составляет 35 метров, ширина – 11,6 метров, полезная площадь – 298 квадратных метров, а вырабатываемая и суммарная мощность достигает 32,8 кВт.

Первичное постоянное напряжение генерируется солнечными батареями от 115 до 173В. Далее оно модифицируется во вторичное стабилизированное постоянное напряжение размером 124В при помощи блоков DDCU. Как раз оно и является источником питания для электрооборудования американского сегмента станции.

Один оборот вокруг Земли совершается станцией за 90 минут. Около половины этого времени она находится в тени Земли. В это время солнечные батареи нефункциональны, и электроснабжение станции осуществляется посредством буферных никель-водородных аккумуляторных батарей, подзаряжаемых в период нахождения МКС на солнечном свету.

Срок эксплуатации аккумуляторов – 6,5 лет, и в течение работы станции планируется неоднократная их замена. Первая замена уже была осуществлена в июле 2009 года на сегменте Р6 во время полета шаттла «Индевор» STS-127, когда астронавты выходили в открытый космос.

В нормальных условиях в целях увеличения до максимума выработки энергии происходит отслеживание Солнца солнечными батареями американского сегмента. При этом наведение солнечных батарей на Солнце производится посредством приводов «Альфа» и «Бета». В случае нахождения МКС в тени Земли, солнечные батареи переключаются на режим ночного планирования, когда в целях уменьшения сопротивления атмосферы, присутствующей на высоте полета МКС, они поворачиваются краем по направлению движения.

Источник

NASA дополнит МКС солнечными батареями-свитками

Прототип сворачиваемой батареи ROSA

NASA установит на МКС дополнительные солнечные панели поверх имеющихся. Они частично перекроют старые, которые со временем деградировали, но за счет высокой эффективности увеличат располагаемую электрическую мощность с 160 до 215 киловатт. Новые батареи изготовлены из гибкой пленки, которую свернут в свиток для удобства транспортировки.

МКС получает электроэнергию от четырех пар солнечных батарей, которые установили на станцию с 2000 по 2009 годы. Проблема в том, что они деградируют со временем, отчего падает вырабатываемая мощность, которая к настоящему моменту равна 160 киловаттам в сумме со всех панелей. Это предусматривалось первоначальным проектом, поскольку считалось, что станция должна проработать на орбите около 15-20 лет, однако теперь срок работы станции продлен и ведутся переговоры о его увеличении до 2030 года.

Чтобы сохранить работоспособность станции, а также добавить возможность установки более мощного научного оборудования, NASA доставит на орбиту новые солнечные батареи ROSA (Roll Out Solar Array). Они отличаются от старых тем, что изготовлены из мягкой пленки, которую можно свернуть в компактный свиток, что также позволяет избавиться от тяжелых рам и шарниров. Опытную версию таких панелей установили на МКС в 2017 году, серийные версии ROSA будут увеличенной копией прототипа. Первую пару батарей доставят до конца этого года кораблем Dragon, примерные даты запуска оставшихся двух агентство пока не называет.

Рендер станции с тремя парами новых батарей

Новые панели разместят вместе со старыми, но поверх них, частично затенив. Инженеры считают, что это не проблема, поскольку новые фотоэлементы существенно производительнее старых, а установка их в другом месте потребует модификации конструкции всей станции. Ожидается, что итоговая суммарная мощность составит 215 киловатт, из которых 90 будут приходиться на незатененные старые батареи.

Гибкие солнечные панели предоставляют множество новых возможностей: например, весной французские инженеры показали тент-чехол для автомобиля, который защищает автомобиль от перегрева на солнце на стоянке, и заодно вырабатывает электроэнергию. Другое перспективное направление развития солнечных батарей — делать их прозрачными, и, например, вставлять в окна вместо стекол. Недавно КПД таких батарей превысил 10 процентов.

Свежее

Американцы испытали беспилотную ракетную установку

Палеогенетики обнаружили на Алтае 14 близкородственных неандертальцев

Белковый нейромедиатор заставил мышей чихать

Подводные археологи впервые нашли в Сингапурском проливе следы старых кораблекрушений

Раки на антидепрессантах осмелели и сильнее полюбили еду

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Энергетическая система Международной космической станции

Всю свою энергию МКС получает от Солнца. Как и Земля, станция находится на расстоянии в примерно 149 миллионов километров от ближайшей звезды. На этой дистанции возможно извлекать более киловатта энергии с каждого квадратного метра. Энергия на станции собирается солнечными панелями, которые используют фотоэффект для получения непосредственно электричества. Основными потребителями электроэнергии на станции являются системы терморегуляции, насосы, системы обработки воздуха, оборудование для связи.

На фермах американского сегмента МКС расположено восемь крыльев с солнечными панелями для выработки электроэнергии. Остальные беловатые прямоугольники — это не фотоэлементы, а радиаторы для рассеивания излишнего тепла. Каждое из восьми крыльев содержит по две панели, каждая из панелей состоит из 16400 ячеек, расположенных на примерно 105 квадратных метрах. Общая площадь всех 16 панелей составляет 1680 квадратных метров. В начале эксплуатации вырабатывалось 124 киловатта энергии, но сейчас типичным является значение в 80 кВт — электрические элементы деградируют из-за ионизирующего излучения. Разумеется, значение мощности меняется в зависимости от положения относительно Солнца.

Пример реальных выдаваемых тока и напряжения для каждого из восьми крыльев. Согласно этим данным, панели вырабатывают примерно 52 киловатта энергии.

Названия каждого из крыльев

Российские модули полностью автономны. Их не доставлял космический челнок, поэтому они имеют свои системы контроля, связи и маневрирования, есть у них и солнечные панели. Первым модулем МКС стала «Заря» или ФГБ/FGB, как его называют все астронавты. Две панели 10,67×3,35 метров и 6 никель-кадмиевых батарей «Зари» могут предоставлять в среднем 3 киловатта мощности. Сейчас солнечные панели этого модуля свёрнуты, чтобы не мешаться радиаторам на ферме американского сегмента. Солнечные панели «Звезды» раскрыты, их максимальная мощность составляет 13,8 киловатт, которые трудно достичь из-за тени от американского сегмента.

Сейчас солнечные панели на ферме вырабатывают примерно 160 вольт, которые проходят через устройство преобразования постоянного тока (DDCU). На выходе получается 124 вольта постоянного тока, это напряжение используется в американском сегменте. В DDCU используется преобразователь Вайнберга. Напряжение может опускаться и в дальнейшем при использовании в других международных модулях, к примеру, некоторое японское оборудование требует 124 вольт, некоторое 28, некоторое 50.

Для российского сегмента напряжение опускают до 28 вольт постоянного тока — подобное значение исторически закрепилось в советской и российской космонавтике. В ранние периоды развития МКС приходилось поднимать российские 28 вольт до 120 для использования в американских модулях.

Розетки расположены в различных модулях станции. Вот так выглядят Utility Outlet Port (UOP) для получения 120 вольт.

Так выглядят розетки на 28 вольт в российском сегменте.

МКС совершает виток вокруг Земли примерно за полтора часа и часто находится в тени. Во то время, когда станция освещена, солнечные панели собирают энергию, небольшая часть которой сохраняется для последующего использования в аккумуляторных батареях в блоке BCDU (Battery Charge/Discharge Unit). На каждую из 16 панелей приходится по 6 никель-водородных батарей. Сохранённая энергия используется после входа в тень Земли. Кстати, срок жизни этих батарей составляет всего 6,5 лет, то есть их приходится менять. Первый комплект продержался почти 10 лет — 50 тысяч циклов зарядки-разрядки вместо 38 тыс. проектных.

Источник

Источник электрической энергии МКС

Откуда МКС берет электроэнергию?

Единственным источником электрической энергии для МКС является Солнце, свет которого солнечные батареи станции преобразуют в электроэнергию.

Каким образом электроэнергия поступает на российский сегмент МКС?

В российском сегменте МКС используется постоянное напряжение 28 вольт, аналогичное применяемому на космических кораблях «Спейс Шаттл» и «Союз». Электроэнергия вырабатывается непосредственно солнечными батареями модулей «Заря» и «Звезда», а также передаётся с американского сегмента в российский через преобразователь напряжения ARCU ( American-to-Russian converter unit ) и в обратном направлении через преобразователь напряжения RACU ( Russian-to-American converter unit ). При разработке проекта станции планировалось, что российский сегмент станции будет обеспечиваться электроэнергией с помощью российского модуля «Научно-энергетическая платформа» (НЭП), но в 2001 году её создание было остановлено из-за нехватки средств, в то же время планировалась её доставка на МКС американским шаттлом в конце 2004 года. После катастрофы шаттла «Колумбия» в 2003 году программа сборки станции и график полётов шаттлов были пересмотрены. Среди прочего, отказались от доставки НЭП, американская сторона предложила подачу электроэнергии со своего сегмента в российский сегмент; поэтому в данный момент большая часть электроэнергии производится солнечными батареями американского сектора.

Каким образом электроэнергия поступает на американский сегмент?

В американском сегменте солнечные батареи организованы следующим образом: две гибкие складные панели солнечных батарей образуют так называемое крыло солнечной батареи ( Solar Array Wing , SAW ), всего на ферменных конструкциях станции размещено четыре пары таких крыльев. Каждое крыло имеет длину 35 м и ширину 11,6 м, а его полезная площадь составляет 298 м², при этом вырабатываемая им суммарная мощность может достигать 32,8 кВт. Солнечные батареи генерируют первичное постоянное напряжение от 115 до 173 вольт, которое затем с помощью блоков DDCU трансформируется во вторичное стабилизированное постоянное напряжение величиной 124 вольта. Это стабилизированное напряжение непосредственно используется для питания электрооборудования американского сегмента станции.

Электроснабжение в теми Земли.

Станция совершает один оборот вокруг Земли примерно за 90 минут и около половины этого времени проводит в тени Земли, где солнечные батареи не работают. Тогда её электроснабжение происходит от буферных аккумуляторных батарей, которые восполняют заряд при выходе МКС из земной тени. Срок службы первоначальных никель-водородных аккумуляторных батарей 6,5 лет; ожидается, что за время жизни станции их будут неоднократно заменять. Первая замена аккумуляторных батарей была осуществлена в ходе полёта шаттла «Индевор» STS-127 в июле 2009 года. Новый цикл замены был начат после доставки первой группы аккумуляторных батарей грузовым кораблём HTV Kounotori 6 в декабре 2016 года, вторая группа, не последняя, была доставлена в сентябре 2018 года HTV Kounotori 7.

Вращение солнечных батарей.

При нормальных условиях солнечные батареи американского сектора отслеживают Солнце, чтобы увеличить до максимума выработку энергии. Солнечные батареи наводятся на Солнце с помощью приводов «Альфа» и «Бета». На станции установлено два привода «Альфа», которые поворачивают вокруг продольной оси ферменных конструкций сразу несколько секций с расположенными на них солнечными батареями: первый привод поворачивает секции от P4 до P6, второй — от S4 до S6. Каждому крылу солнечной батареи соответствует свой привод «Бета», который обеспечивает вращение крыла относительно его продольной оси.

Когда МКС находится в тени Земли, солнечные батареи переводятся в режим Night Glider mode (англ.) («Режим ночного планирования»), при этом они поворачиваются краем по направлению движения, чтобы уменьшить сопротивление атмосферы, которая присутствует на высоте полёта станции.

Источник

Энергетическая система Международной космической станции

Всю свою энергию МКС получает от Солнца. Как и Земля, станция находится на расстоянии в примерно 149 миллионов километров от ближайшей звезды. На этой дистанции возможно извлекать более киловатта энергии с каждого квадратного метра. Энергия на станции собирается солнечными панелями, которые используют фотоэффект для получения непосредственно электричества. Основными потребителями электроэнергии на станции являются системы терморегуляции, насосы, системы обработки воздуха, оборудование для связи.

На фермах американского сегмента МКС расположено восемь крыльев с солнечными панелями для выработки электроэнергии. Остальные беловатые прямоугольники — это не фотоэлементы, а радиаторы для рассеивания излишнего тепла. Каждое из восьми крыльев содержит по две панели, каждая из панелей состоит из 16400 ячеек, расположенных на примерно 105 квадратных метрах. Общая площадь всех 16 панелей составляет 1680 квадратных метров. В начале эксплуатации вырабатывалось 124 киловатта энергии, но сейчас типичным является значение в 80 кВт — электрические элементы деградируют из-за ионизирующего излучения. Разумеется, значение мощности меняется в зависимости от положения относительно Солнца.

Российские модули полностью автономны. Их не доставлял космический челнок, поэтому они имеют свои системы контроля, связи и маневрирования, есть у них и солнечные панели. Первым модулем МКС стала «Заря» или ФГБ/FGB, как его называют все астронавты. Две панели 10,67×3,35 метров и 6 никель-кадмиевых батарей «Зари» могут предоставлять в среднем 3 киловатта мощности. Сейчас солнечные панели этого модуля свёрнуты, чтобы не мешаться радиаторам на ферме американского сегмента. Солнечные панели «Звезды» раскрыты, их максимальная мощность составляет 13,8 киловатт, которые трудно достичь из-за тени от американского сегмента.

Сейчас солнечные панели на ферме вырабатывают примерно 160 вольт, которые проходят через устройство преобразования постоянного тока (DDCU). На выходе получается 124 вольта постоянного тока, это напряжение используется в американском сегменте. В DDCU используется преобразователь Вайнберга. Напряжение может опускаться и в дальнейшем при использовании в других международных модулях, к примеру, некоторое японское оборудование требует 124 вольт, некоторое 28, некоторое 50.

Для российского сегмента напряжение опускают до 28 вольт постоянного тока — подобное значение исторически закрепилось в советской и российской космонавтике. В ранние периоды развития МКС приходилось поднимать российские 28 вольт до 120 для использования в американских модулях.

Розетки расположены в различных модулях станции. Вот так выглядят Utility Outlet Port (UOP) для получения 120 вольт.

Источник