Настоящият документ представя цялостно сравнение на фотоволтаичните системи за производство на енергия на борда на Международната космическа станция (ISS) и Китайската космическа станция (CSS). Ключови параметри, включително спецификации на фотоволтаични масиви, изход на електроенергийната система, структурни конфигурации, клетъчни технологии, съхранение на енергия и възможности за захранване, се анализират, за да подчертаят технологичните характеристики и оперативните разлики между двете космически станции.

1. Фотоволтаична мощност, напрежение и ток

1.1 Интернационна космическа станция (МКС)

ISS разполага с четири големи слънчеви крила, като всяко крило първоначално е способен да генерира над 30 kW, което води до обща номинална мощност от 124 kW (обикновено работи на около 80 kW при стандартни условия)¹. Тези масиви работят при постояннотоково напрежение от приблизително 160 V, което се спуска до 124 V чрез DC - DC конверторни единици (DDCU) за станция - Широко разпределение¹. Текущите нива варират в зависимост от търсенето на енергия, но пиковият ток на масив може да надвиши 187 A (изчислено от 30 kW / 160 V).

Източник на изображението: Sohu News. "Международната космическа станция има ли електроцентрали или друга мощност - генерира оборудване?"

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

През 2021 г. НАСА инициира надстройка с нова ролка - слънчеви масиви (ROSA), увеличавайки общия капацитет на мощност до 215 kW². Тези модернизирани масиви поддържат съвместимост със съществуващата дистрибуторска система 124 V, като същевременно подобряват ефективността по време на ниски слънчеви ъгли².

Източник на изображение: Офис за космически инженеринг на Китай. "NASA за модернизиране на слънчеви масиви на международната космическа станция."

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

Оригиналните слънчеви панели на МКС вероятно са получени от множество производители. Tecstar, например, предоставя слънчеви панели за програмата на ISS в междинния контролен модул (ICM) в миналото³. Компонентите на модернизирания масив ROSA се получават от Spectrolab⁴.

1.2Chinese Space Station (CSS)

CSS включва шест групи слънчеви крила с комбинирана дизайнерска мощност над 100 kW⁵. Всяко слънчево крило работи при постояннотоково напрежение, оптимизирано за системата за управление на захранването на станцията (специфични стойности, които не са публично оповестени). С обща разгърната площ от 138 m² през най -големите си четири крила (27m × 4m всяка), CSS постига висока плътност на мощността чрез напреднала клетъчна технология⁵. Текущите оценки са пропорционални на мощността, като оценките надвишават 800 A при основното напрежение на шината (получено от 100 kW / 125 V предположение).

Източник на изображението: Netease News. "Остарял дизайн? Китайската космическа станция" Лека тежка "с 300-тонна празнина?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

По отношение на производителите на фотоволтаичните компоненти на CSS, докато специфичните детайли не са широко публикувани, Китай има няколко водещи производители на вътрешни слънчеви панели. Например, компании като Solarspace, китайски производител на слънчеви панели от Tier-1, създаден през 2011 г., потенциално могат да бъдат включени. В края на 2023 г. той имаше производствен капацитет, достигащ 60 гигавата клетки и 7,2 гигавата модули, с бази в Камбоджа, Лаос и Китай⁶. Друг възможен кандидат е Xpower Solar Energy Co., Ltd, доставчик на чиста енергия, специализиран във високо - PV модули с глобален производствен капацитет от 1 GW модули и две производствени завода в Китай⁷.

2. Сструктурни конфигурации: прибрани и разгърнати състояния

2.1iss

Конфигурация с прибрана: Оригиналните слънчеви масиви бяха сгънати в компактни участъци за изстрелване, докато по -новите масиви ROSA се съхраняват в цилиндрични канички (≈1m диаметър × 6m дължина)².

Разгърната конфигурация: Всяка крило на масива се простира на 73 метра (240 фута) с обща площ от 2500 м² (27 000 кв. Фута)⁸. Осемте масива са разпределени в орбиталния сегмент в САЩ, монтирани на въртящи се гимбали за проследяване на слънцето¹.
 

Разпределение: Четири двойки масиви се простират от структурата на фермата на станцията, с руски модули (Zvezda, Zarya), включващи по -малки спомагателни масиви (в момента се оттеглят масивите на Zarya)¹.

Източник на изображение: НАСА. "Слънчеви масиви на Международната космическа станция."

https://www.nasa.gov/image залягането нана

2.2css

Конфигурация с прибрана: Соларните крила са сгънати в мулти - етап, акордеон - като структура, за да се побере в рамките на обнадеждаването на старта, използвайки леки композитни материали за компактно съхранение.

Разгърната конфигурация: Всяко крило се разгръща на 27m × 4M, с мулти - размерена система за артикулация⁵. Шестте крила са разпространени: Tianhe, Mengtian и Wentian имат двойка⁵.

Разпределение: Симетричното разположение минимизира засенчването между модулите, като крилата се простират перпендикулярно на надлъжната ос на станцията.

3. Фотоволтаични клетъчни технологии

3.1iss

Оригинални масиви (1998) Използвайте силиций - слънчеви клетки с ≈14% ефективност на конверсия⁵.

Надградените ROSA масиви включват усъвършенствани тройни - кръстовища клетки (вероятно GAAS - на базата) за подобряване на ефективността, въпреки че специфичните материали остават неразкрити².

3.2css

Employs triple-junction gallium arsenide (GaAs) cells with >30% ефективност на конверсия^5,9.

Тези клетки използват индиунд галиев фосфид (INGAP), галиев арсенид (GAAS) и германий (GE) слоеве, за да улавят множество светлинни спектри, критични за ниските - земни орбита.

Източник на изображението: Netease News. "Остарял дизайн? Китайската космическа станция" Лека тежка "с 300-тонна празнина?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4. БАТЕРТИЯ СИСТЕМИ ЗА СТРАНА

4.1iss

Оригиналната батерия беше никел - метална хидридна батерия (Ni - H₂), състояща се от 48 независими модула на батерията (ORU), с обща налична енергия от 96kWh за цялата система за съхранение на енергия. През 2017 г. тя беше модернизирана до литий - йонна батерия, с всеки никел - метална хидридна батерия ORU, заменена с литий - йонна батерия ORU, удвоявайки капацитета и енергията. Общата налична енергия на цялата система за съхранение на енергия е увеличена до приблизително 192 kWh¹⁰.

Тези батерии съхраняват ≈60% от генерираната мощност през периодите на дневна светлина, за да поддържат операции по време на земна сянка (≈35 минути на орбита)⁸.

Никелът - водородни батерии на МКС се доставя от множество доставчици. Тъй като МКС се насочва към по -напреднали литий - йонни батерии, груповата компания на GS Yuasa Corporation, GS Yuasa Technology Ltd. (GYT), произвежда литий - йонни клетки за ISS от 2012 г.¹¹.

4.2css

Всеки модул от космическата станция на Китай (модулът Tianhe, модулът Wentian и Mengtian Module) има свои фотоволтаични крила и независими системи за съхранение на енергия. Системите използват литий - йонни батерии. Основният модул Tianhe е оборудван с шест комплекта литий - йонни батерии, лабораторния модул на Wentian с четири комплекта и лабораторния модул Mengtian с четири комплекта. Служителят не е разкрил конкретния капацитет на батерията. Според публичните доклади и експертните спекулации, капацитетът на всяка група батерии се очаква да бъде на ниво 100-200 AH, а общата налична енергия на цялата система за космическа станция се оценява на над 100 kWh¹².

За CSS възможните производители на литий - йонни батерии включват CATL (съвременен Amperex Technology Co., Limited), глобален лидер в литий - производство на йонни батерии и захранване на космическия полет, който има опит в производството на различни видове батерии^5,13.

5. Възможности за доставка на сила

5.1iss

Поддържа максимално натоварване от 124 kW (модернируемо до 215 kW), захранваща поддръжка на живота, комуникационни системи и над 50 научни експеримента².

5.2css

Генерира ≈1 000 кВтч дневно, достатъчен за десетки експериментални шкафове и нужди на екипажа⁵.

Капацитетът 100+ kW позволява бъдещо разширяване, включително допълнителни модули и високи - Power Scientific Instruments.

Фотоволтаичните системи ISS и CSS отразяват съответните им епохи за проектиране и оперативни изисквания. МКС, с по -голямата си площ на масива и постепенните надстройки, дава приоритет на наследствената съвместимост, докато CSS използва напреднали клетки на GAAS и модулен дизайн за по -висока ефективност. И двете системи демонстрират стабилни решения за поддържане на човешкото присъствие в ниско - земна орбита.

Източници:

1.Sohu News. "Международната космическа станция има ли електроцентрали или друга мощност - генериращо оборудване?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2.China Manned Space Engineering Office. "NASA за модернизиране на слънчеви масиви на международната космическа станция." https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3.Spaceadaily. "Tecstar кораби ISS слънчеви панели." https://www.spaceadaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. "Boeing да осигури още шест слънчеви масиви за Международната космическа станция." https://boeing.mediaroom.com/news занародиха

5.Wang Yanan (знания за аерокосмическото пространство). "Китайска космическа станция" Банка ": 1 милион юана на квадратен метър, генерирайки 1000 кВтч дневно." http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upstream_biz за това {9)

6.A1SolarStore. "Solarspace Solar Panels Review 2025: В - виж дълбочина." https://a1solarstore.com/blog/solarspace залягане нанаученна {8 }solar за да

7.xpower слънчева енергия. "Водещ производител на слънчеви PV модули|Около Xpower." https://www.xpowersolar.com/about/

8.NASA. "Слънчеви масиви на Международната космическа станция." https://www.nasa.gov/image залягането нанародна {5))

9.Нетии за новини. "Остарял дизайн? Китайската космическа станция" Лека тежка "с 300-тонна празнина?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10.Eugene Schwanbeck; Пени Далтън. "Международна космическа станция литий - йонни батерии за първична електроенергия."

11.gs Yuasa. "Литий на GS Yuasa - клетки, които ще бъдат доставени до Международната космическа станция за четвърти път." https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=gs200509534828_785

12. Шимената космическа програма на China. "Енергийна система на космическата станция на Китай."

13.Solarfeeds. "Power Space Flight 65 AH, 100 AH, 150 AH, 250 AH оловна киселина (AGM) Капацитет на батерията, цените, прегледите." https://www.solarfeeds.com/battery/long за