У цьому документі представлено всебічне порівняння фотоелектричних систем виробництва електроенергії на борту міжнародної космічної станції (МКС) та китайської космічної станції (CSS). Основні параметри, включаючи специфікації фотоелектричного масиву, вихід живлення, структурні конфігурації, клітинні технології, зберігання енергії та можливості живлення, аналізуються для висвітлення технологічних характеристик та експлуатаційних відмінностей між двома космічними станціями.

1. Фотовольтаїчна потужність, напруга та струм

1,1International Space Station (ISS)

МКС має чотири великі крила сонячного масиву, причому кожне крило спочатку здатне генерувати понад 30 кВт, в результаті чого загальна номінальна потужність 124 кВт (як правило, працює приблизно на 80 кВт за стандартних умов)¹. Ці масиви працюють при напрузі постійного струму приблизно 160 В, що знижується до 124 В через DC - одиниць перетворювача постійного струму (DDCU) для станції - широкий розподіл¹. Поточні рівні залежать від попиту на електроенергію, але піковий струм на масив може перевищувати 187 А (обчислений від 30 кВт / 160 В).

Джерело зображення: Новини SOHU. "Чи має міжнародна космічна станція електростанції чи інша потужність -, що генерує обладнання?"

https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

У 2021 році NASA ініціювала оновлення з новим Roll - Out Solar Arrays (ROSA), збільшуючи загальну потужність до 215 кВт². Ці модернізовані масиви підтримують сумісність з існуючою системою розподілу 124 В, підвищуючи ефективність під час низьких кутів сонця².

Джерело зображення: Китайський офіс космічної інженерії. "NASA для модернізації міжнародних космічних станцій сонячних масивів".

https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

Оригінальні сонячні батареї МКС, ймовірно, отримали від декількох виробників. Наприклад, Tecstar надавав сонячні батареї для Програми тимчасового управління модулем МКС (ICM) в минулому³. Компоненти оновленого масиву ROSA отримують із спектролаб⁴.

1,2 китайська космічна станція (CSS)

CSS включає в себе шість груп сонячних крил з комбінованою потужністю дизайну, що перевищує 100 кВт⁵. Кожне сонячне крило працює при напрузі постійного струму, оптимізованого для системи управління живленням станції (конкретні значення, які не публічно розголошуються). Маючи загальну розгорнуту площу 138 м² через її найбільші чотири крила (27 м × 4 м кожна), CSS досягає високої щільності потужності за допомогою передових клітинних технологій⁵. Поточні рейтинги пропорційні потужності, при цьому оцінки перевищують 800 А на основній напрузі шини (отримані від припущення 100 кВт / 125 В).

Джерело зображення: Netease News. "Застарілий дизайн? Китайська космічна станція" легка "з 300 тонною розривом?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

Що стосується виробників фотоелектричних компонентів CSS, тоді як конкретні деталі не широко розголошуються, у Китаї є кілька провідних виробників внутрішньої сонячної панелі. Наприклад, такі компанії, як Solarspace, китайський виробник сонячної панелі Solar, заснованої в 2011 році, потенційно можуть бути залучені. До кінця 2023 року у нього були виробничі можливості, що досягали 60 гігаватів клітин та 7,2 гігават модулів, з базами в Камбоджі, Лаосі та Китаї⁶. Ще один можливий кандидат - Xpower Solar Energy Co., Ltd, постачальник чистої енергії, що спеціалізується на високих модулях PV Performance Productions з глобальною виробничою потужністю 1 ГВт та двома виробничими установками в Китаї⁷.

2. Структурні конфігурації: зберігаються та розгорнуті стани

2,1ISS

Забезпечена конфігурація: Оригінальні сонячні масиви були складені в компактні секції для запуску, тоді як нові масиви ROSA зберігаються в циліндричних каністрах (≈1 м діаметр × 6 м довжина)².

Розгорнута конфігурація: Кожне крило масиву охоплює 73 метри (240 футів) із загальною площею 2500 м² (27 000 кв. Футів)⁸. Вісім масивів розподіляються через орбітальний сегмент США, встановлені на обертових гімбалах для відстеження сонця¹.
 

Розподіл: Чотири пари масивів простягаються від структури ферми станції, з російськими модулями (Zvezda, Zarya), що містять менші допоміжні масиви (масиви Zarya в даний час втягуються)¹.

Джерело зображення: NASA. "Сонячні масиви на Міжнародній космічній станції".

https://www.nasa.gov/iMage //2WERYWARTICLE/SOLAR /{3WERYWARASESTRAYSTRASSION?

2.2css

Забезпечена конфігурація: Сонячні крила складаються на етапі Multi -, акордеон - як структура, що відповідає запуску, використовуючи легкі композитні матеріали для компактного зберігання.

Розгорнута конфігурація: Кожне крило розгортається на 27 м × 4 м, з багатовимірною системою артикуляції -, що дозволяє ± 180 градусів для оптимального відстеження сонця⁵. Шість крил розповсюджуються: Тяньхе, Менгтіан і Венці мають пару⁵.

Розподіл: симетричне розміщення мінімізує затінення між модулями, при цьому крила поширюються перпендикулярно до поздовжньої осі станції.

3. Фотовольтаїчні клітинні технології

3.1ISS

Оригінальні масиви (1998) Використовуйте кремній - сонячні батареї на основі ≈14% ефективності перетворення⁵.

Оновлені масиви ROSA включають вдосконалені потрійні - з'єднувальні клітини (ймовірно, gaAs - на основі) для підвищення ефективності, хоча конкретні матеріали залишаються нерозкритими².

3.2css

Employs triple-junction gallium arsenide (GaAs) cells with >30% ефективність конверсії^5,9.

Ці клітини використовують шари фосфіду галійного галію (Ingap), арсенід галію (GAAS) та германій (GE) для захоплення декількох спектрів світла, критичних для низьких - умов земної орбіти.

Джерело зображення: Netease News. "Застарілий дизайн? Китайська космічна станція" легка "з 300 тонною розривом?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4. Системи зберігання

4.1ISS

Оригінальний акумулятор був нікелем - металевим гідридним акумулятором (ni - H₂), що складається з 48 незалежних модулів акумулятора (ORU), із загальною енергією 96 кВт / год для всієї системи зберігання енергії. У 2017 році він був оновлений до літію - іонного акумулятора з кожним нікелем - металевим гідридним акумулятором ORU, заміненим літієм - іонним акумулятором, подвоєння ємності та енергії. Загальна доступна енергія всієї системи зберігання енергії МКС була збільшена приблизно до 192 кВт / год¹⁰.

Ці батареї зберігають ≈60% генерованої потужності протягом періодів денного світла для підтримки операцій під час тіні Землі (≈35 хвилин на орбіту)⁸.

Нікель - Водневі батареї на МКС отримували від декількох постачальників. У міру того, як МКС рухається до більш вдосконалених літієвих батарейних батарей, групової компанії GS Yuasa Corporation, GS Yuasa Technology Ltd. (GYT) виробляє літію - для МКС з 2012 року¹¹.

4.2css

Кожен модуль космічної станції Китаю (модуль Tianhe, Ventian Module та модуль Mengtian) мають власні фотоелектричні крила та незалежні системи зберігання енергії. Системи використовують літію - іонні батареї. Основний модуль Tianhe оснащений шістьма наборами літію - іонними акумуляторами, лабораторним модулем Ventian з чотирма наборами та менгтянським лабораторним модулем з чотирма наборами. Чиновник не розкрив конкретну ємність акумулятора. Однак, згідно з публічними звітами та експертними міркуваннями, очікується, що ємність кожної групи акумуляторів буде на рівні 100-200 AH, а загальна наявна енергія всієї системи космічної станції оцінюється в розмірі понад 100 кВт · год¹².

Для CSS можливі виробники літію - іонних акумуляторів включають CATL (сучасна Amperex Technology Co.^5,13.

5. Потрібно можливості постачання

5.1ISS

Підтримує максимальне навантаження 124 кВт (модернізацію до 215 кВт), потужності життєвої підтримки, систем зв'язку та понад 50 наукових експериментів².

5.2css

Генерує ≈1000 кВт · год щодня, достатньо для десятків експериментальних шаф та потреб екіпажу⁵.

Ємність 100+ KW дозволяє здійснювати майбутнє розширення, включаючи додаткові модулі та високі - Power Scientific Instruments.

Фотовультаїчні системи ISS та CSS відображають відповідні епохи дизайну та експлуатаційні вимоги. МКС із більшою площею масиву та поступовим оновленням надає пріоритетній сумісності, тоді як CSS використовує вдосконалені клітини GAAS та модульну конструкцію для підвищення ефективності. Обидві системи демонструють надійні рішення для підтримки присутності людини на низькій - орбіті Землі.

Джерела:

1. Соху новини. "Чи має міжнародна космічна станція електростанції чи інша потужність - генерування обладнання?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2.Кіна -пілотована космічна інженерна офіс. "NASA для модернізації міжнародних космічних станцій сонячних масивів". https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3. Spacedaily. "Tecstar кораблі ISS Сонячні панелі." https://www.spacedaily.com/reports/tecstar_ships_ssolar_panels.html

4. "Boeing, щоб забезпечити ще шість сонячних масивів для міжнародної космічної станції". https://boeing.mediaroom.com/news інс

5. Жанг Янан (аерокосмічні знання). "Китайська космічна станція" Power Bank ": 1 мільйон юанів на квадратний метр, що генерує 1000 кВт · год щодня". http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upstream_biz?

6.a1solarstore. "Solarspace Solar Panels Review 2025: в - глибинному вигляді." https://a1solarstore.com/blog/solarspace ін.

7.xpower Solar. "Провідний виробник сонячних модулів ПВ|Про Xpower." https://www.xpowersolar.com/about/

8.NASA. "Сонячні масиви на Міжнародній космічній станції". https://www.nasa.gov/iMage/ін.

9.netease News. "Застарілий дизайн? Китайська космічна станція" легка "з 300 тонною розривом?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10.eugene Schwanbeck; Пенні Далтон. "Міжнародна космічна станція літію - іонні батареї для первинної електроенергетичної системи."

11.gs Юаса. "Літій GS Юаса - іонні клітини, які потрібно доставити на міжнародну космічну станцію на четвертий раз." https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=gs200509534828_785

12. Кінозна космічна програма Кіна. "Енергетична система космічної станції Китаю".

13.solarfeeds. "Spaceflight Power 65 AH, 100 AH, 150 AH, 250 AH свинцева кислота (AGM), ємність акумулятора, ціни, відгуки". https://www.solarfeeds.com/battery/long інг