Traditsioonilised päikesepaneelid koosnesid varem ühendatud paneelidest metallvardad. Seetõttu oli raskete paneelidega satelliitide kaal väga märkimisväärne.

Hiljuti ISS-is alanud katse on katsetada uue päikesepatarei konstruktsiooni, mis mahub käivitamisel kompaktsesse silindrisse. Sellel on oluliselt väiksem mass ja maht, mis võib potentsiaalselt pakkuda võimalust märkimisväärseks kulude kokkuhoiuks ja tulevaste põlvkondade satelliitide jaoks suuremaks võimsuseks.

Traditsioonilistest päikesepaneelidest väiksem ja kergem Solar Deployable Array ehk ROSA koosneb ühest keskpaneelist, mis sisaldab painduvaid fotogalvaanilisi elemente, mis muudavad valguse elektriks.

Paneeli mõlemal küljel on vastavalt aku pikkusele pikendatavad küljehoidikud, mis on sellele toeks. Hoidikud ehk nooled on valmistatud valgusest komposiitmaterjalid. Nool on nagu sissetõmmatav õngeritv, mis koosneb mitmest väikesest osast.

Uut akut saab hõlpsasti kohandada erinevad suurused, sealhulgas väga suured massiivid tulevaste kosmosejaamade toiteks. Kui katse õnnestub, muutuvad päikesepaneelid väiksemaks ja kergemaks raadio- ja televisioonisatelliitide, ilmaennustuse, GPS-i ja muude teenuste jaoks Maal. Lisaks saab seda tehnoloogiat kohandada planeetidevaheliste kosmoselaevade toiteks päikesest kaugel.

ROSA prototüüp testib, kui hästi uut tüüpi päikesemassiivid rakenduvad ilma gravitatsioonita ja toimivad kosmose äärmuslikel temperatuuridel. Samuti uuritakse, kuidas disain reageerib kosmoselaeva manöövritele.

Kui a kosmoselaev alustab mingit manöövrit, võib tekkida pöördemoment ja aku hakkab vibreerima. On vaja täpselt teada, millal ja kuidas see vibreerib, et mitte kaotada kontrolli laeva üle. Ainus viis seda testida on katsed kosmoses.

Mõõtmised tehakse siis, kui aku on päikese käes ja täisvarjus, kogutakse andmeid selle kohta, kui palju see vibreerib varjutsoonist päikesevalguse tsooni liikudes. See vibratsioon, mida nimetatakse soojusvibratsiooniks, on probleem tundlike soojusanduritega satelliitidele.

Uus disain on väga õhuke, vaid paar millimeetrit, kuumeneb väga kiiresti, kümneid kraadisid mõne sekundiga. See loob termiline ülekoormus mis võib ta külmavärinaid ajada. Selle tagajärjel - probleemid, näiteks kui satelliit üritas sel hetkel pilti teha.

Eksperimendi eesmärk on ka võrrelda orbiidil saadud andmeid varem Maal tehtud võrdlusmõõtmistega.

Kui katse õnnestub, muutub tulevaste akude mass 20% kergemaks ja maht neli korda väiksemaks. See toob kaasa kosmoselaeva kogumassi tõsise vähenemise ja mahu vabanemise, mis suurendab kasulike seadmete hulka näiteks sidesatelliidil.

Kuhu me CSE paigutame? Tõenäoliselt GSO-s. Teistel orbiitidel peate kas paigaldama vastuvõtjad üle kogu planeedi või kandma endaga kaasas hunnikut patareisid.

Me ei hakka veel fantaseerima, vaid tegeleme olemasolevate võimalustega

Plesetski kosmodroomilt pärit kanderakett Angara kannab GSO-le 3-4 tonni. Mida saab nendesse panna? Väga umbes 100 ruutu päikesepaneele. Pidevalt Päikesele keskendudes ja 20-protsendilise efektiivsusega saate välja pigistada 300 vatti ruutmeetri kohta. Oletame, et need lagunevad 5% aastas (ma loodan, et see ei üllata kedagi, et päikesepaneelid kosmoses kiirguse, mikrometeoriitide jms tõttu halvenevad).
Loendame: (100*300*24*365*20)/2=2 628 000 000 Wh.
Probleemi täieliku ulatuse mõistmiseks laske need megavatid ilma kadudeta Maale jõuda. Võim inspireerib, aga mis siis, kui me ei lenda kuhugi. Saadaval 300 tonni petrooleumi. Petrooleum on peaaegu bensiin. Ta teeb veel ühe oletuse ja võtab tavapärase gaasigeneraatori (200 kW 50 liitri kohta tunnis).
200000*300000/50=1 200 000 000 Wh
Mis juhtub: tühjendame raketist bensiini ja saame juba poole võimsusest.
Veel üks poolrakett on hõivatud vedela hapnikuga. Tahtsin arvutada jahutamist ja vedeldamist läbi soojusmahtuvuse, aga siis leidsin just internetis hinnaks 8200 rubla tonni vedela hapniku kohta. Kuna me saame omahinnas praktiliselt ühe elektri (olgu see siis 2 rubla kilovatt):
300 * 8200 * 1000/2 = 1 230 000 000 Wh
Vau, teine ​​poolaeg. Kasutegur juba 0%. Me pole raketti veel kokku lugenud.

Kuid me leiutame orbiidile omamoodi kasuliku koorma kanderakett

See tähendab, et me teavitame paneele kineetilisest energiast 10 km / s kujul:
3000 * 10000 2/2 \u003d 150000000000 J = 41 700 000 Wh
Tundub, et efektiivsus on 5000%, kuid on mõned probleemid:
- on ebatõenäoline, et mõni objekt piisavalt kõrgele visatakse, mistõttu tuleb osa massist ja energiast kulutada atmosfääri ületamiseks;
- kõik, mis ballistika seaduste kohaselt Maalt välja visatakse Maale ja tuleb tagasi, see tähendab, et teine ​​osa massist läheb perigee tõusule.
Lase tonn minna termokaitsesse. Arvutame orbiidi muutuse:
ΔV=juur((3,986ּ10 14 /42000000)(1+2*6000000/(6000000+42000000)))=3441 m/s
Parimad mootorid annavad impulsi 4500. Võtame Tsiolkovski valemi:
M lõplik =2000/eksp.(4500/3500)=572 kg
Ja võtame elektrilised rakettmootorid, hoog on 10 korda suurem ja meil on paneelid. Jah, aga paneelide olemasoleva võimsuse juures on tõukejõud millinewton ja üleminek võtab aastaid. Ja meil on maandumiseni aega vaid paar tundi.
Selle tulemusena: miinus mootor, paagid, ülekoormused - hea, kui saame sama palju.

Ja tõstame paneelid lifti

Idee on üldiselt hea. Kui tõstame koorma lihtsalt kõrgusele, siis arvestame potentsiaalse energia muutusega:
3000*9,81*36000000/3600 = 294300000 Wh
Kuidas lasti teavitada? Elektriülekande võimalused:
- Lifti enda juures. 36 000 km pikkuse juhi kadusid ja massi pole raske ette kujutada. Tahaks ise lifti ehitada.
- Laseriga – miinus märkimisväärne osa transformatsiooni massist.
- Tarnige teatud arv paneele traditsioonilisel viisil ja seejärel vabalt tõsta ülejäänud nöörile. Megavati võimsuse jaoks on vaja 3 km2 paneele. Sel juhul kulub lasti tõstmiseks kaks nädalat. Need. tõstame sama megavati aasta pärast.

Muud raskused

Kilomeetrite paneelide ja kosmoses päikeseenergia vastuvõtu efektiivsusega vabalt töötades räägivad haruldased autorid, kuidas nad kavatsevad paneele Päikesele orienteerida. GSO on paigal ainult Maa suhtes. Sellest tulenevalt vajame mehhanisme, kütust.
Samuti vajame Maal muundureid, hoidjaid, vastuvõtjaid. Kas ekvaatoril on palju tarbijaid? Kõrgepingeliinid pool palli. Kui see kõik korrutada ülesande täitmise mitte100% tõenäosusega, siis tekib küsimus, kes seda üldse teha saab?

Järeldused:

- Olemasolevate tehnoloogiatega on kosmose päikeseelektrijaama ehitamine kahjumlik.
- Isegi kui tõstate kõik kosmoselifti, tekib ehituse lõppedes küsimus, kuidas rikkis paneele kõrvaldada.
- Saate sobitada asteroidi Maa külge ja teha sellest paneele. Miski ütleb mulle, et selleks ajaks, kui me seda teha saame, pole enam vajadust Maale energiat edastada.

Siiski pole suitsu ilma tuleta. Ja näiliste rahumeelsete kavatsuste all võivad peituda hoopis teistsugused.
Näiteks lahingukosmosejaama ehitamine on suurusjärgus lihtsam ja palju tõhusam:
- orbiidi saab ja tuleb valida madalamaks;
- 100% tabamus vastuvõtjas on vabatahtlik;
- väga lühike aeg start-nupu vajutamisest kuni sihtmärgi tabamiseni;
- ala ei ole reostatud.

Siin on järeldused. Võib-olla sisaldavad arvutused vigu. Nagu ikka, kutsun lugejaid üles neid parandama.

Hiljuti toimus Colorados konverents "A New Generation of Suborbital Explorers", kus arutati eelkõige kosmose päikesejaamade ehitamise projekte. Ja kui varem keegi selliseid ideid tõsiselt ei võtnud, siis nüüd on need elluviimisele tõesti lähedal.

Nii valmistab USA Kongress ette plaani Ameerika järkjärguliseks üleminekuks fossiilkütustelt kosmoseenergiale. Projekti elluviimise eest vastutab spetsiaalselt loodud kosmoseosakond, selle töös hakkavad aktiivselt osalema NASA, energeetikaministeerium ja teised organisatsioonid.

Kuni käesoleva aasta oktoobrini peab justiitsministeerium esitama kongressile kõik vajalikud muudatused ja täiendused kehtivates föderaalseadustes, et alustada kosmose päikeseelektrijaamade ehitamist. Osana programmist esialgne etapp plaanitakse arendada tuumaenergiat kosmosemootorid kasutada kosmosesüstikuid kosmoselogistikaks ja orbiidil päikeseenergiapaigaldiste ehitamiseks.

Aktiivses arenduses on ka tehnoloogiad, mis suudavad päikesevalgust elektriks muuta ja selle Maale teleportida.

Eelkõige teevad California Tehnoloogiainstituudi spetsialistid ettepaneku valgustada planeeti orbitaalsete "lendavade vaipade" abil. Need on süsteemid, mis koosnevad 2500 paneelist paksusega 25 mm ja pikkusega 2/3 jalgpalliväljakust. Sellise jaama elemendid viivad orbiidile rakette, nagu NASA poolt väljatöötatav Ameerika üliraske kanderakett Space Launch System. Kosmoseelektrijaam luuakse California Tehnoloogiainstituudi ja Northrup Grummani vahelise partnerlusprojekti SSPI (Space Solar Power Initiative) raames. Viimane on järgmise kolme aasta jooksul investeerinud 17,5 miljonit dollarit, et arendada süsteemi põhikomponente. Algatust toetasid ka NASA Jet Propulsion Labi teadlased.

Caltechi professori Harry Atwateri sõnul, kes juhtis kosmose päikeseenergia algatust, muutuvad "lendavad vaibad" päikeseenergia raadiolaineteks ja saata need maa peale. Energiat edastatakse radarisüsteemides kasutatava faasimassiivi põhimõttel. See võimaldab teil luua suvalises suunas liikuva voo.

Päikesepaneelid koosnevad plaatidest, mille suurus on 10x10 cm ja kaal umbes 0,8 g, mis tagab konstruktsiooni käivitamise suhteliselt madala kulu. Iga plaat edastab teisendatud energia autonoomselt ja kui üks neist ebaõnnestub, jätkavad ülejäänud tööd. Mitme eseme kaotsimineku tõttu päikesekiirte või väikesed meteoriidid ei kahjusta elektrijaama. Teadlaste arvutuste kohaselt on masstootmise korral sellisest allikast pärit elektrienergia maksumus väiksem kui kivisöe või maagaasi kasutamisel.

Maapealsete päikesepatareide osakaal üldises energiavarustuse bilansis paljudes maailma riikides kasvab. Kuid selliste elektrijaamade võimalused on piiratud: öösel ja tiheda pilvkattega kaotavad päikesepaneelid elektritootmise võime. Sellepärast ideaalne variant- paigutada päikeseelektrijaamad orbiidile, kus päev ei muutu ööks ning pilved ei tekita tõkkeid Päikese ja paneelide vahele. Elektrijaama kosmosesse ehitamise peamine eelis on selle potentsiaalne efektiivsus. Kosmoses asuvad päikesepaneelid suudavad toota energiat kümme korda rohkem kui Maa pinnal asuvad patareid.

Orbitaalelektrijaamade ideed on välja töötatud pikka aega, NASA ja Pentagoni teadlased on sarnase uurimistööga tegelenud alates 60ndatest. Varasem kehastus sarnased projektid takistab transpordi kõrge hind, kuid tehnoloogia arenguga võivad kosmoseelektrijaamad lähitulevikus reaalsuseks saada.

Neid on juba mitu huvitavaid projekte päikesepaigaldiste ehitamiseks orbiidil. Lisaks kosmose päikeseenergia algatusele arendavad ameeriklased orbitaalset päikesepaneeli, mis neelab päikesekiirgus ja edastavad raadiolainete abil elektronkiire Maa vastuvõtjasse. Arendustöö autoriteks olid USA mereväe uurimislabori spetsialistid. Nad ehitasid kompaktse päikesemooduli, mille ühel küljel on fotogalvaaniline paneel. Paneeli sees on elektroonika, mis muundab alalisvoolu signaali edastamiseks raadiosageduseks, teine ​​pool toetab antenni elektronkiirte Maale edastamiseks.

Arenduse juhtivautori Paul Jaffe sõnul seda madalam on sagedus elektronkiir energiat kandes, seda usaldusväärsem on selle edastamine halva ilmaga. Ja 2,45 GHz sagedusega saate energiat isegi vihmaperioodil. Päikesevastuvõtja annab energiat kõigi sõjaliste operatsioonide jaoks, umbes diiselgeneraatorid võib igaveseks unustada.

USA ei ole ainus riik, mis plaanib kosmosest elektrit saada. Äge võitlus traditsiooniliste energiaressursside pärast on sundinud paljusid riike otsima alternatiivsed allikad energiat.

Jaapani kosmoseuuringute agentuur JAXA on välja töötanud fotogalvaanilise platvormi Maa orbiidile paigaldamiseks. Installatsiooni abil kogutud päikeseenergia tarnitakse Maa vastuvõtujaamadesse ja muundatakse elektriks. Päikeseenergiat hakatakse koguma 36 000 km kõrgusel.

Selline maapealsete ja orbitaaljaamade seeriast koosnev süsteem peaks alustama tööd juba 2030. aastal, selle koguvõimsus on 1 GW, mis on võrreldav standardiga. tuumaelektrijaam. Selleks plaanib Jaapan rajada 3 km pikkuse tehissaare, millele paigutatakse 5 miljardist antennist koosnev võrk, et muuta mikrolaine raadiolained elektriks. Arendust juhtinud JAXA teadlane Susumi Sasaki on kindel, et päikesepatareide kosmosesse paigutamine toob kaasa revolutsiooni energias, võimaldades aja jooksul traditsioonilistest energiaallikatest täielikult loobuda.

Sarnased plaanid on ka Hiinal, kes rajab Maa orbiidile rahvusvahelisest kosmosejaamast suurema päikeseelektrijaama. kogupindala päikesepaneelide paigaldamine on 5-6 tuhat ruutmeetrit. km. Ekspertide sõnul kogub selline jaam päikesekiiri 99% ajast ning kosmosepäikesepaneelid suudavad toota pindalaühiku kohta 10 korda rohkem elektrit kui maapealsed analoogid. Eeldatakse, et maakollektorisse edastamiseks muundatakse toodetud elekter mikrolaineteks või laserkiireks. Ehituse algus on kavandatud 2030. aastaks, projekti maksumus on umbes 1 triljon dollarit.

Maailma insenerid hindavad võimalusi ehitada päikesekosmoseelektrijaamu mitte ainult orbiidile, vaid ka Päikesele lähemal asuvatele aladele, Merkuuri lähedale. Sel juhul vajavad päikesepaneelid peaaegu 100 korda vähem. Sel juhul saab vastuvõtvaid seadmeid viia Maa pinnalt stratosfääri, mis võimaldab tõhusat energiaülekannet millimeetri ja submillimeetri vahemikus.

Samuti töötatakse välja Kuu päikeseelektrijaamade projekte.

Näiteks Jaapani ettevõte Shimizu tegi ettepaneku luua päikesepaneelide vöö, mis ulatuks piki kogu Kuu ekvaatorit 11 tuhande km pikkuseks ja 400 km laiuseks.

See pannakse peale tagakülg Maa satelliit, nii et süsteem on pidevalt päikese kiirte all. Paneele on võimalik ühendada tavalisel viisil toitekaablid või optilised süsteemid. Toodetud elekter on plaanis edastada suurte antennide abil ja vastu võtta spetsiaalsete vastuvõtjate abil Maal.

Teoreetiliselt näeb projekt suurepärane välja, jääb üle välja mõelda, kuidas toimetada Maa satelliidile sadu tuhandeid paneele ja need sinna paigaldada, samuti kuidas toimetada Kuult energiat meie planeedile, kaotamata sellest olulist osa. teel: lõppude lõpuks peate läbima 364 tuhat km. Seega on Kuu elektrijaamade loomise ideed tegelikkusest liiga kaugel ja kui need realiseeruvad, siis väga aeglaselt.

Tatjana Gromova

• Fantastilised elektrijaamad

Pole saladus, et kooskõlas pideva võitlusega tootlikuma, keskkonnasõbralikuma ja odavama energia eest, pöördub inimkond üha enam alternatiivsete hinnalise energia allikate poole. Paljudes riikides on küllaltki suur hulk elanikke enda jaoks kindlaks määranud vajaduse kasutada oma kodu varustamiseks elektrit.

Mõned neist jõudsid sellisele järeldusele tänu keerulistele arvutustele materiaalsete ressursside säästmiseks ja mõned olid sunnitud nii vastutusrikka sammu astuma asjaolude tõttu, millest üheni on raske jõuda. geograafiline asukoht mis põhjustab usaldusväärse side puudumist. Kuid mitte ainult nendes raskesti ligipääsetavad kohad vaja päikesepaneele. Piirid on palju kaugemal kui maa serv – see on kosmos. Kosmoses olev päikesepatarei on ainus allikas vajaliku koguse elektri tootmiseks.

Kosmose päikeseenergia põhialused

Idee päikesepaneelide kasutamiseks kosmoses tekkis esimest korda rohkem kui pool sajandit tagasi, esimeste tehissatelliitide startide ajal. Tol ajal NSV Liidus põhjendas füüsika, eriti elektrivaldkonna professor ja spetsialist Nikolai Stepanovitš Lidorenko vajadust kasutada kosmoselaevadel lõpmatuid energiaallikaid. Selline energia sai olla ainult päikeseenergia, mis toodeti päikesemoodulite abil.

Praegu töötavad kõik kosmosejaamad ainult päikeseenergial.

Kosmos ise on selles küsimuses suureks abimeheks, kuna fotosünteesi protsessiks nii vajalikke päikesekiiri leidub rohkelt. avakosmos ja nende tarbimist ei takistata.

Maalähedasel orbiidil päikesepaneelide kasutamise puuduseks võib olla kiirguse mõju fotoplaatide valmistamiseks kasutatavale materjalile. Tänu sellele negatiivne mõju toimub muutus päikesepatareide struktuuris, mis toob kaasa elektritootmise vähenemise.

Fantastilised elektrijaamad

Teaduslaborites üle kogu maa on praegu käimas sarnane ülesanne – päikese käest tasuta elektri otsimine. Lihtsalt mitte skaleerimiseks. eraldi maja või linnad, vaid kogu planeedi suuruses. Selle töö olemus on tohutute mõõtmetega päikesemoodulite loomine ja vastavalt ka energiatootmine.

Selliste moodulite pindala on tohutu ja nende paigutamine maapinnale toob kaasa palju raskusi, näiteks:

• märkimisväärne ja vabad alad valgusvastuvõtjate paigaldamiseks,
• ilmastikutingimuste mõju moodulite tõhususele,
• päikesepaneelide hooldus- ja puhastuskulud.

Kõik need negatiivsed aspektid välistavad sellise monumentaalse ehitise paigaldamise maapinnale. Kuid on väljapääs. See seisneb hiiglaslike päikesemoodulite paigaldamises Maa-lähedasele orbiidile. Sellise idee elluviimisel saab inimkond päikeseenergia allika, mis on alati mõju all päikesekiired, ei vaja kunagi lumekoristust ja mis kõige tähtsam, ei võta maapinnal kasutatavat ruumi.

Muidugi dikteerib see, kes on esimene kosmose jaoks, tulevikus maailma energeetikas oma tingimused. Pole saladus, et meie maa mineraalide varud pole lihtsalt lõputud, vaid vastupidi, tuletab iga päev meelde, et peagi peab inimkond sunniviisiliselt üle minema alternatiivsetele allikatele. Seetõttu on energiainseneride ja tuleviku elektrijaamu projekteerivate spetsialistide prioriteetide nimekirjas kosmosepäikesemoodulite arendamine Maa orbiidil.

Loe ka:

Päikesemoodulite paigutamise probleemid Maa orbiidil

Selliste elektrijaamade sünni raskused, mitte ainult päikesemoodulite paigaldamisel, tarnimisel ja maalähedasel orbiidil rajamisel. Suurimad probleemid on põhjustatud arendatud jõuülekandest päikesemoodulid, elektrivool tarbijale ehk maapinnale. Loomulikult ei saa te juhtmeid venitada ja te ei saa neid konteineris transportida. On peaaegu ebareaalseid tehnoloogiaid energia edastamiseks kaugustesse ilma käegakatsutavate materjalideta. Kuid sellised tehnoloogiad põhjustavad teadusmaailmas palju vastuolulisi hüpoteese.

Esiteks, mõjutab nii tugev kiirgus negatiivselt suurt signaali vastuvõtuala, st kiiritatakse märkimisväärne osa meie planeedist. Ja kui selline kosmosejaamad kas see muutub aja jooksul liiga palju? See võib kaasa tuua kogu planeedi pinna kiiritamise, mille tagajärjed võivad olla ettearvamatud.

Teiseks negatiivne punkt võib olla osaline hävimine ülemised kihid atmosfääri ja osoonikihti, kohtades, kus energia kantakse elektrijaamast vastuvõtjasse. Selliseid tagajärgi võib isegi laps ette kujutada.

Kõigele lisaks lisandub palju erineva iseloomuga nüansse negatiivsed punktid ja selliste seadmete käivitamist edasi lükata. Selliseid hädaolukordi võib olla palju, alates paneelide parandamise raskustest kuni ettenägematu rikke või kokkupõrke korral ruumi keha, banaalsele probleemile - kuidas sellisest ebatavalisest struktuurist pärast selle kasutusea lõppu utiliseerida.

Kõigest hoolimata negatiivsed punktid, inimkond, nagu öeldakse, pole kuhugi minna. Päikeseenergia on praegu ainus energiaallikas, mis teoreetiliselt suudab katta inimeste kasvavat elektrivajadust. Ükski praegu maa peal olemasolevatest energiaallikatest ei suuda oma tulevikuväljavaateid selle ainulaadse nähtusega võrrelda.

Ligikaudne rakendamise ajakava

See pole ammu enam teoreetiline küsimus. Elektrijaama esimene Maa orbiidile saatmine on juba kavandatud 2040. aastaks. Loomulikult on see ainult proovimudel ja see on kaugel nendest globaalsetest struktuuridest, mida plaanitakse tulevikus ehitada. Sellise käivitamise olemus on praktikas näha, kuidas selline elektrijaam töötingimustes töötab. Riik, kes on võtnud endale sellise raske missiooni, on Jaapan. Aku hinnanguline pindala peaks teoreetiliselt olema umbes neli ruutkilomeetrit.

Kui katsed näitavad, et selline asi nagu päikeseelektrijaam võib eksisteerida, on päikeseenergia peavoolul selge tee selliste leiutiste omandamiseks. Kui majanduslik aspekt, ei suuda kogu asja varakult peatada. Fakt on see, et teoreetiliste arvutuste kohaselt on täieõigusliku päikeseelektrijaama orbiidile viimiseks vaja üle kahesaja kaubakanderakettide käivitamise. Teadmiseks, ühe raskeveoki käivitamise maksumus on olemasoleva statistika põhjal ligikaudu 0,5–1 miljard dollarit. Aritmeetika on lihtne ja tulemused ei ole julgustavad.

Saadud summa on tohutu ja see läheb ainult lahtivõetud elementide orbiidile toimetamiseks, samuti on vaja kogu disainer kokku panna.

Kõike öeldut kokku võttes võib märkida, et ruumi loomine päikeseelektrijaam on aja küsimus, kuid sellise struktuuri ülesehitamine on võimalik ainult suurriikidel, kes suudavad ületada kogu protsessi elluviimisest tuleneva majandusliku koormuse.

Need on fotogalvaanilised muundurid – pooljuhtseadmed, mis muudavad päikeseenergia otseseks elektrit. Lihtsamalt öeldes on need seadme peamised elemendid, mida me nimetame "päikesepaneelideks". Nende patareidega kosmose orbiidid tehismaa satelliidid. Selliseid patareisid valmistatakse siin Krasnodaris - Saturni tehases. Tehase juhtkond kutsus selle blogi autori vaatama tootmisprotsess ja kirjuta sellest oma päevikusse.

1. Krasnodari ettevõte on osa föderaalse kosmoseagentuuri struktuurist, kuid Saturn kuulub Ochakovo ettevõttele, mis selle tootmise 90ndatel sõna otseses mõttes päästis. Ochakovo omanikud ostsid välja kontrollpaki, mis läks peaaegu ameeriklastele. Ochakovo investeeris siia suur raha, ostis kaasaegsed seadmed, õnnestus säilitada spetsialiste ja nüüd on Saturn üks kahest Venemaa turuliidrist päikese- ja akupatareide tootmisel kosmosetööstuse – tsiviil- ja sõjaliste vajaduste jaoks. Kogu kasum, mille Saturn saab, jääb siia Krasnodari ja läheb tootmisbaasi arendamiseks.

2. Niisiis, kõik algab siit – saidil nö. gaasifaasi epitaksia. Selles ruumis on gaasireaktor, milles kasvatatakse germaaniumsubstraadil kolm tundi kristalset kihti, mis on tulevase fotoelemendi aluseks. Sellise paigalduse maksumus on umbes kolm miljonit eurot.

3. Pärast seda peab substraat rohkem läbi käima pikamaa: fotosilma mõlemale küljele kantakse elektrikontaktid (pealegi on tööpoolel kontaktil “kammmuster”, mille mõõtmed on hoolikalt arvutatud, et tagada päikesevalguse maksimaalne läbilaskmine), peegeldusvastane kate ilmub aluspinnale jne. - kokku üle kahe tosina tehnoloogilise toimingu erinevaid installatsioone enne kui fotoelement saab päikesepatarei aluseks.

4. Siin on näiteks fotolitograafia paigaldamine. Siin moodustuvad fotoelementidel elektrikontaktide "mustrid". Masin teeb kõik toimingud automaatselt, vastavalt etteantud programmile. Siin on valgus sobiv, mis ei kahjusta fotoelemendi valgustundlikku kihti - nagu varem, kasutasime analoogfotograafia ajastul "punaseid" lampe.

5. Pommitamispaigaldise vaakumis paigaldatakse elektronkiire abil elektrikontaktid ja dielektrikud, samuti peegeldusvastased katted (need suurendavad fotoelemendi tekitatavat voolu 30%).

6. Noh, fotosilm on valmis ja saab hakata päikesepatarei kokku panema. Fotosilma pinnale joodetakse rehvid, et need seejärel omavahel ühendada ja neile liimitakse kaitseklaas, ilma milleta ei pruugi fotosilm kosmoses kiirgustingimustes koormustele vastu pidada. Ja kuigi klaasi paksus on vaid 0,12 mm, töötab selliste fotoelementidega aku orbiidil pikka aega (kõrgetel orbiitidel rohkem kui viisteist aastat).

7. Fotoelementide elektriline ühendamine üksteisega toimub hõbedaste kontaktidega (neid nimetatakse varreks), mille paksus on vaid 0,02 mm.

8. Päikesepatarei poolt toodetava võrgu soovitud pinge saamiseks ühendatakse fotoelemendid järjestikku. Selline näeb välja seeriaühendusega fotoelementide osa (fotomuundurid - see on õige).

9. Lõpuks on päikesepaneel kokku pandud. Siin on näidatud ainult osa akust - paneel paigutuse vormingus. Selliseid paneele võib satelliidil olla kuni kaheksa, olenevalt sellest, kui palju võimsust on vaja. Kaasaegsetel sidesatelliitidel ulatub see 10 kW-ni. Sellised paneelid paigaldatakse satelliidile, kosmoses avanevad need nagu tiivad ja nende abiga vaatame satelliittelevisiooni, kasutame satelliit-Internetti, navigatsioonisüsteeme (Glonassi satelliidid kasutavad Krasnodari päikesepaneele).

10. Kui kosmoselaev on Päikese poolt valgustatud, toidab päikesepatarei tekitatud elekter aparaadi süsteeme ning üleliigne energia salvestub akusse. Kui kosmoselaev on Maa varjus, kasutab kosmoselaev akusse salvestatud elektrit. Suure energiamahuga (60 Wh/kg) ja peaaegu ammendamatu ressursiga nikkel-vesinikakut kasutatakse kosmoselaevades laialdaselt. Selliste patareide tootmine on teine ​​osa Saturni tehase tööst. Sellel pildil nikli-vesiniku kokkupanek aku produtsent Anatoli Dmitrijevitš Panin, Isamaa teenetemärgi II järgu medali omanik.

11. Nikkel-vesinikakude monteerimiskoht. Aku täitmine on ettevalmistamisel korpusesse paigutamiseks. Täidiseks on eralduspaberiga eraldatud positiivsed ja negatiivsed elektroodid - neis toimub energia muundumine ja akumuleerumine.

12. Paigaldus elektronkiire keevitamiseks vaakumis, millega aku korpus on valmistatud õhukesest metallist.

13. Töökoja osa, kus akude korpuseid ja osi testitakse kõrge rõhu mõju suhtes. Kuna energia kogunemisega akusse kaasneb vesiniku moodustumine ja rõhk aku sees tõuseb, on lekketestimine aku tootmisprotsessi lahutamatu osa.

14. Nikkel-vesinikaku korpus on väga oluline detail kõigist kosmoses töötavatest seadmetest. Korpus on ette nähtud rõhule 60 kg·s/cm 2, katsetamise ajal tekkis rebend rõhul 148 kg·s/cm 2 .

15. Tugevust testitud akud täidetakse elektrolüüdi ja vesinikuga, misjärel on need kasutusvalmis.

16. Nikkel-vesinikaku korpus on valmistatud spetsiaalsest metallide sulamist ning peab olema mehaaniliselt tugev, kerge ja kõrge soojusjuhtivusega. Patareid on paigaldatud elementidesse ja ei puuduta üksteist.

17. Akud ja nendest kokkupandud patareid läbivad paigaldistes elektrikatsetused omatoodang. Kosmoses on võimatu midagi parandada ega asendada, seega testitakse siin kõiki tooteid hoolikalt.

18. Kogu kosmosetehnoloogia allutatakse mehaaniliste mõjude katsetele vibratsioonistendide abil, mis simuleerivad koormust kosmoselaeva orbiidile laskmisel.

19. Üldiselt jättis Saturni taim kõige soodsama mulje. Tootmine on hästi organiseeritud, töökojad puhtad ja valgusküllased, inimesed kvalifitseeritud, selliste spetsialistidega on rõõm ja väga huvitav suhelda inimesel, kes on vähemalt mingil määral meie ruumist huvitatud. Lahkus Saturnist hea tuju- alati on tore näha kohta, kus ei tegelda tühja lobisemisega ja pabereid ei nihutata, vaid tehakse päris tõsist äri, konkureeritakse edukalt teiste riikide samade tootjatega. Venemaal oleks seda rohkem.