Джерело: solar.com
Всі ми знайомі з житловими та комерційними сонячними панелями. Їх можна знайти в усіх штатах, таких як Каліфорнія, Нью-Йорк, Массачусетс та ін. Сині та чорні панелі дуже впізнавані та стирчать із будинків чи будівель із традиційними дахами.
Космічна сонячна енергія, з іншого боку, - тема, з якою навіть не знають навіть тих, хто має знання про домашню та комерційну сонячну енергію. Отже, що таке сонячне для космосу, і чим воно відрізняється від звичайних сонячних технологій?
Використання сонячної енергії в космічних апаратах
Фотоелектричні осередки вперше були використані на супутнику Vanguard 1 , який був запущений США в 1958 році. З тих пір сонячна технологія була значно адаптована та оптимізована для відповідності умовам космосу.
Супутник Vanguard 1 і це маленькі фотоелементи
Звичайні монокристалічні або полікристалічні сонячні батареї, які використовуються в житлових і комерційних приміщеннях, не є достатньо міцними, щоб витримати екстремальні умови в космосі, такі як надмірне тепло і холод, і постійний душ сонячної радіації. Завдяки цим унікальним факторам навколишнього середовища технологія сонячних панелей, що використовується в космосі, сильно відрізняється від звичайних панелей.
Для чого потрібна сонячна енергія на супутниках?
Космічні апарати та супутники в космосі потребують величезної кількості енергії для роботи. До того, як сонячна енергія була життєздатним рішенням для забезпечення цієї енергії, використовувалися батареї. Єдина проблема полягає в тому, що батареї мають задану ємність, і без будь-яких засобів для перезарядки цих батарей вони стають марними, коли у них закінчується енергія.
Сонячні батареї в парі з акумуляторами є набагато кращим варіантом, оскільки вони забезпечують постійний потік відновлюваної енергії. На даний момент сонячна енергія використовується для подачі електроенергії комп'ютерним системам та іншим системам, які використовуються для контролю та контролю різних частин космічного корабля.
Кінцева мета, однак, полягає у використанні сонячної енергії для приведення в рух космічних апаратів і мінімізації або повного усунення потреби в інших джерелах палива. Це матиме серйозні наслідки для космічної подорожі в дуже позитивному плані.
Які сонячні технології використовують космічні апарати?
Існує два типи сонячних батарей, які поширені в космічних апаратах:
Клієві клітини, покриті тонким склом, та
Багатоклітинні клітини, що складаються з арсеніду галію та інших подібних матеріалів.
Клієві клітини, покриті склом, дуже схожі на звичайні сонячні батареї , але вони вдосконалюються для обробки випромінювання та екстремальних температур. Цей тип панелей можна знайти на Міжнародній космічній станції , на якій зараз розміщена більшість сонячних панелей, знайдених у космосі.
Сонячні батареї, що складаються з арсеніду галію, набагато ефективніші, і, як наслідок, іноді є кращим варіантом, коли фізичний простір викликає занепокоєння. Ці панелі можуть досягати приблизно 34% ефективності порівняно з 15-20%, ніж більшість комерційних сонячних панелей.
Високоефективні арсенідні панелі галію супутника Dawn
Супутники в космосі також оснащені сонячними панелями, які можуть слідувати напрямку сонця, щоб максимально поглинати сонячне світло. Сонячні промені в космосі навіть рясніші, ніж на Землі, через відсутність атмосфери. Близько 55-60% сонячної енергії відбивається або поглинається на шляху до поверхні Землі через хмари, гази та пил.
Сонячні батареї, що зустрічаються у багатьох супутниках у космосі, також містять складну конструкцію, яка дозволяє панелям розширюватися, поки космічний апарат знаходиться на орбіті. Цей формат використовується також у Міжнародній космічній станції.
Нарешті, сонячним батареям у космосі не потрібно перетворювати електроенергію постійного струму в змінного струму. На Землі ваша електроенергія вся ваша електроніка працює від мережі змінного струму. Ось чому необхідно мати сонячний інвертор для перетворення базового постійного струму від ваших панелей в змінного струму. Сила змінного струму також корисна для передачі електроенергії на великі відстані.
Оскільки електроенергія, яку супутник у космічному та іншому космічному кораблі не потребує для проходження цих відстаней, вона може залишатися у форматі постійного струму. Це також допомагає зменшити кількість апаратного забезпечення, необхідного для цих систем.
Космічна сонячна техніка побудована більш міцною та ефективною
Загалом існує багато подібності між космічними сонячними панелями та звичайними сонячними панелями. Вони обидва включають клітини, які виготовлені з електропровідного матеріалу (як правило, кремнію) і вміщуються в масиви. Найбільша різниця стосується загальної якості та довговічності модулів.
У космосі сильна спека, холод та радіація. Це враховується в космічних сонячних батареях і, природно, впливає на стан обладнання. Також NASA постійно експериментує з різними напівпровідниковими матеріалами для отримання кращих сонячних батарей для космосу. Арсенід галію є одним із прикладів цього, і на шляху має бути багато нових нововведень!