Източник: solar.com
Всички сме запознати с жилищни и търговски соларни панели. Те могат да бъдат намерени във всички държави като Калифорния, Ню Йорк, Масачузетс и др. Сините и черните панели са много разпознаваеми и стърчат от домове или сгради с традиционни покриви.
Космическата слънчева енергия, от друга страна, е тема, с която дори тези, които имат познания в домашната и търговската слънчева енергия, не са съвсем запознати. И така, какво е слънчево за космоса и как се различава от конвенционалните соларни технологии?
Използване на слънчевата енергия в космически кораби
Фотоволтаичните клетки за първи път са използвани на спътника Vanguard 1 , който беше лансиран от САЩ през 1958 г. Оттогава слънчевата технология е значително адаптирана и оптимизирана, за да отговаря на условията на космоса.
Сателитът Vanguard 1 и това е малко PV клетки
Конвенционалните монокристални или поликристални слънчеви панели, които се използват в жилищни и търговски условия, не са достатъчно издръжливи, за да издържат на екстремните условия в пространството като прекомерна топлина и студ и постоянен душ на слънчева радиация. Поради тези уникални фактори на околната среда, използваната в космоса технология на слънчевите панели е доста различна от тази на конвенционалните панели.
Защо е необходима слънчева енергия на спътниците?
Космическите кораби и сателитите в космоса се нуждаят от огромно количество енергия, за да работят. Преди слънчевата енергия да е жизнеспособно решение за осигуряване на тази мощност, се използваха батерии. Единственият проблем е, че батериите имат зададен капацитет и без никакви средства за презареждане на тези батерии, те стават безполезни, когато им липсва енергия.
Слънчевите панели, сдвоени с батерии, са много по-добра опция, защото осигуряват постоянен поток от възобновяема енергия. В момента слънчевата енергия се използва за осигуряване на електричество на компютърните системи и други системи, които се използват за наблюдение и контрол на различни части на космическия кораб.
Крайната цел обаче е да се използва слънчева енергия за задвижване на космически кораби и да се сведе до минимум или напълно да се премахне нуждата от други източници на гориво. Това би имало сериозни последици за космическото пътуване по много положителен начин.
Какви слънчеви технологии използват космическите кораби?
Има два типа соларни клетки, които са често срещани в космическите кораби:
Силиконови клетки, покрити с тънко стъкло, и
Многозъбни клетки, съставени от галиев арсенид и други подобни материали.
Силиконовите клетки, които са покрити със стъкло, доста приличат на конвенционалните слънчеви панели , но те са допълнително подобрени за справяне с радиацията и екстремните температури. Този тип панели могат да бъдат намерени на Международната космическа станция , която в момента притежава по-голямата част от слънчевите панели, открити в космоса.
Слънчевите клетки, които се състоят от арсенид на галий, са много по-ефективни и в резултат на това понякога са по-добър вариант, когато физическото пространство е проблем. Тези панели могат да достигнат до около 34% ефективност спрямо 15-20%, които повечето комерсиални слънчеви панели могат да достигнат.
Високоефективни панели от арсенид на галий на спътника Dawn
Сателитите в космоса също са оборудвани със слънчеви панели, които могат да следват посоката на слънцето, за да увеличат максимално своето усвояване на слънчевата светлина. Слънчевите лъчи в Космоса са дори по-обилни, отколкото на Земята, поради липсата на атмосфера. Около 55-60% от слънчевата енергия се отразява или абсорбира по пътя си към земната повърхност чрез облаци, газове и прах.
Соларните панели, открити в много спътници в космоса, включват и сгъваема структура, която позволява на панелите да се разширяват, докато космическият кораб е в орбита. Този формат се използва и в Международната космическа станция.
И накрая, слънчевите панели в космоса не се нуждаят от преобразуване на постоянен ток в променлив ток. На Земята, вашето електричество цялата ви електроника работи на променлив ток. Ето защо е необходимо да имате соларен инвертор, който да преобразува базовата постоянна енергия от вашите панели в променлив ток. Захранването с променлив ток е полезно и за предаване на електричество на дълги разстояния.
Тъй като електричеството, което сателит в космоса или друг космически кораб не се нуждае от изминаване на тези разстояния, то може да остане във формат DC. Това също помага да се намали количеството хардуер, необходим за тези системи.
Космическата соларна техника е изградена по-издръжлива и ефективна
Като цяло има много прилики между космическите соларни панели и конвенционалните слънчеви панели. И двете включват клетки, които са направени от проводим материал (обикновено силиций) и са поставени в масиви. Най-голямата разлика е свързана с цялостното качество и издръжливост на модулите.
В космоса има екстремна топлина, студ и радиация. Това се отчита в космическите соларни панели и естествено влияе на състоянието на хардуера. Също така, НАСА постоянно експериментира с различни полупроводникови материали за производство на по-добри слънчеви клетки за космоса. Галиевият арсенид е един пример за това и по пътя трябва да има много нови иновации!
