Солнечные батареи для КА

[АниКей]

sm.news

В Саудовской Аравии впервые создали солнечные батареи в форме шара | SM.News


Учёные из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы разработали солнечные батареи шаровидной формы. Об этом сообщает издание «Популярная механика».
Причиной для необычной разработки стала проблема, с которой столкнулись космонавты. Для более эффективного сбора солнечных лучей, как единственного источника энергии для большинства космических аппаратов, нужно было создать лёгкий, компактный и максимально ориентированный рабочей поверхностью к светилу предмет, который придёт на замену обычным солнечным батареям.
Исследователи из Саудовской Аравии предложили просто изменить вид батарей. Ведь благодаря шарообразной форме они будут способны собирать не только прямой солнечный свет, но и отраженный. При этом батареи будут требовать дополнительных креплений и не станут весить больше.

Лабораторные испытания показали, что эффективность круглых солнечных батарей на 24–39% выше традиционных.
Однако разработать сферические преобразователи энергии оказалось достаточно сложно. Для этого понадобилась на 15% больше операций травления. Пока шарообразную форму батареям придавали вручную, но в дальнейшем понадобится разработка специального механизма для сворачивания фотоэлектрической сферы в автоматическом режиме.

[АниКей]

kommersant.ru

Международная космическая станция проводит энергоперевооружение

Астронавты совершили два выхода в открытый космос, чтобы установить на МКС новые солнечные батареи. Почему понадобилась эта операция?
Первая пара солнечных панелей на МКС была развернута в 2000 году, с тех пор она работает непрерывно, хотя расчетный срок службы составляет всего 15 лет. Дополнительные пары панелей на МКС появились в сентябре 2006, июне 2007 и марте 2009 года. Необходимость в их установке появлялась по мере того, как к МКС добавлялись все новые модули и десятки сменных экипажей проводили сотни и тысячи разнообразных экспериментов.
Срок службы первых панелей истек, они, как и ожидалось, демонстрируют признаки деградации, хотя и продолжают нормально функционировать. Нужно продолжать стабильно обеспечивать станцию энергией, а ее требуется все больше, в частности потому, что станция станет базой для Artemis — так называется проект NASA по исследованию Луны, для проверки технологий, необходимых при исследовании человеком глубин космоса, для подготовки полетов на Марс и, наконец, для коммерческого и туристического использования МКС.
Производитель новых батарей — калифорнийская Deployable Space Systems, отраслевой лидер в производстве солнечных панелей, а эффективную фотоэлектрическую технологию поставила Spectrolab, дочерняя компания главного космического партнера NASA — корпорации Boeing.
Всего новых солнечных панелей будет шесть, они будут установлены перед шестью из восьми нынешних панелей. Новые энергоустановки будут использовать существующие системы слежения за Солнцем и поделят со старыми каналы доставки электроэнергии на станцию. Тот же подход был применен при модернизации внешних телевизионных камер станции до высокого разрешения с использованием существующих механизмов питания и управления.
Новые панели заменят, как предполагается, чуть больше половины площади нынешних, их подключат к действующей системе питания. Сейчас старые солнечные панели станции могут (такова проектная мощность) производить около 16 кВт. Новые панели несколько эффективнее прежних, так что всего от шести энергопроизводящих устройств можно получать свыше 120 кВт. Но продолжат производить энергию и пара незаслоненных батарей, и шесть старых, полузакрытых новыми. В общей сложности это даст еще 95 кВт.
Таким образом, общая мощность после реконструкции энергетического вооружения станции составит 215 кВт.

[zandr]

https://www.iss-reshetnev.ru/media/newspaper/newspaper-2021/newspaper-537.pdf

Есть куда расти
АО «ИСС» приняло участие в отраслевом совещании по солнечной энергетике.
Фотовольтаика – раздел науки, изучающий процесс возникновения электрического тока в различных материалах под действием падающего на него света
Актуальные вопросы по развитию энергосистем отечественных космических аппаратов обсуждались на отраслевом совещании «Фотовольтаика-2021». Оно состоялось на базе Научно-производственного предприятия «Квант» в Москве и собрало представителей организаций Госкорпорации «Роскосмос», а также ведущих научных центров и вузов. На совещании были рассмотрены состояние и актуальные вопросы производства и эксплуатации солнечных батарей, которые являются первичным источником энергии для большинства космических аппаратов, а значит, напрямую влияют на их ресурс и надёжную работу на орбите.
Производители космических аппаратов совместно с учёными постоянно стремятся повысить эффективность солнечных батарей, что предполагает рост их КПД одновременно с оптимизацией массогабаритных характеристик, а так же повышение стойкости фотопреобразователей к факторам космического пространства.
Так, в минувшее десятилетие практически ушли в прошлое солнечные батареи на основе кремниевых фотопреобразователей с КПД ≈ 15 %, уступив место трёхкаскадному арсениду галлия с КПД ≈ 28 %. Это позволило практически в 2,5 раза повысить удельные энергетические показатели по массе и по площади солнечных батарей. Также благодаря большей стойкости арсенид-галлиевых фотопреобразователей к факторам космического пространства срок службы спутников был увеличен в 1,5 раза.
Представитель отдела конструирования механических устройств и механизмов космических аппаратов «ИСС» Владимир Кузоро в совместном докладе с Физико-техническим институтом им. А. Ф. Иоффе рассказал об эксперименте по созданию солнечной батареи с линзовыми концентраторами. Эта технология позволяет повысить концентрацию светового потока и уменьшить количество дорогих арсенид-галлиевых фотоэлементов. Наземная экспериментальная отработка опытного образца такой солнечной батареи была успешно проведена на нашем предприятии, но чтобы внедрить новую технологию, необходим лётный эксперимент. Как вариант, его можно провести на одном из космических аппаратов производства «ИСС», установив фрагмент панели фотоэлементов с концентраторами светового потока на обычном крыле солнечной батареи.
Возможные пути повышения тактико-технических характеристик солнечных батарей были обозначены в докладе начальника отдела систем электропитания космических аппаратов «ИСС» Михаила Нестеришина. Он, в частности, подчеркнул важность увеличения стойкости фотоэлементов к факторам космического пространства, включая радиационное излучение, а также необходимость снижения массы и площади крыльев солнечных батарей. Всё это в совокупности влияет на совершенствование космических аппаратов в целом.
Чтобы создание новых технологий в области фотоэнергетики обрело системный характер, на уровне космической отрасли предполагается разработать единую программу. Она будет включать в себя перечень наиболее перспективных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по фотовольтаике и созданию химических источников тока. Для их выполнения потребуется усилить сотрудничество научных учреждений и предприятий промышленности.
Особое внимание на совещании уделялось новым разработкам специалистов НПП «Квант» – головного предприятия в области космической фотоэнергетики, чьи фотоэлементы устанавливаются на спутники связи и навигации производства компании «ИСС». Отечественным разработчикам удалось успешно решить ряд задач по импортозамещению в области бортовых энергосистем космических аппаратов.
 Участники совещания «Фотовольтаика-2021» пришли к выводу о необходимости создания российских стандартов квалификации солнечных батарей и составляющих их фотоэлементов с учётом новых технических требований к космической технике. Это станет логичным развитием деятельности по совершенствованию характеристик бортовых первичных источников тока.

[zandr]

https://www.iss-reshetnev.ru/media/newspaper/newspaper-2021/newspaper-538.pdf

... генеральный директор компании «ИСС» имени академика М. Ф. Решетнёва» ... Николай Тестоедов.
...
Самая узнаваемая часть спутника – это солнечные батареи, их размер может достигать 100 кв. м на одном аппарате. Сейчас в них применяются высокоэффективные фотопреобразователи из трёхкаскадного арсенида галлия с коэффициентом полезного действия до 30 %, которые созданы на базе разработок нобелевского лауреата Жореса Ивановича Алфёрова. И это не предел. Как отметил Николай Тестоедов, в Сибирском отделении РАН проводятся работы, которыми руководит академик Александр Латышев по повышению КПД фотопреобразователей методами МОС-гидридной и молекулярно-лучевой эпитаксии, как путём увеличения числа каскадов, так и изменением физики преобразования. Кроме того, там же работают над созданием гетерогенных силовых микромодулей для систем электропитания спутников, потенциально они позволят увеличить удельные энергетические характеристики в четыре раза, до 1 кВт/кг. Эта разработка пока не имеет мировых аналогов. «И дополняет создание системы электропитания нового поколения работа Института нанотехнологий микроэлектроники РАН под руководством академика Александра Саурова по созданию малогабаритных аккумуляторных модулей, они также не имеют мировых аналогов», – добавил глава «ИСС»...

[zandr]

https://www.roscosmos.ru/40167/

НПП «Квант» встречает 105-летие стратегическими планами серийного производства солнечных батарей

фото

[свернуть]

Специалисты НПП «Квант» разрабатывают и производят уникальное оборудование систем энергообеспечения, без которого невозможна космическая деятельность. Ведущее предприятие в области создания средств автономной энергетики в России отмечает сегодня 105-ю годовщину со дня основания.

История НПП «Квант» началась в январе 1919 года, когда по решению Главного инженерного управления Красной Армии на базе бывшей частной мастерской было организовано производство гальванических элементов и батарей. В 1926 году мастерская преобразована в Московский элементный завод. В 1946 году организован Всесоюзный научно-исследовательский элементно-электроугольный институт, которому было поручено создание энергосистем и источников электропитания. Так была создана новая отрасль автономной энергетики на основе методов прямого преобразования различных видов энергии в электрическую, организовано промышленное производство электрохимических, фотоэлектрических, термоэлектрических и термоэмиссионных генераторов, которые до этого не выпускались в СССР.

Системы энергообеспечения, созданные предприятием, были установлены на первом в мире искусственном спутнике Земли, на корабле «Восток» с Юрием Гагариным на борту, первом луноходе, а также на всех кораблях серии «Восток», «Восход» и «Союз», межпланетных аппаратах «Венера», «Марс», «Фобос», орбитальных станциях «Салют» и «Мир».

Генеральный директор НПП «Квант» Андрей КАРАБАНОВ: «Спустя 105 лет НПП «Квант», сохранив и расширив заделы, созданные великими первопроходцами отечественной космонавтики, продолжает решать задачи в сфере космической энергетики. Надежные и эффективные источники энергии для геостационарных и низкоорбитальных спутников, космических кораблей и межпланетных станций – работа большего коллектива разработчиков и создателей энергоустановок. Научно-технический комплекс НПП «Квант», в прошлом году ставший частью приборостроительного холдинга «Российские космические системы», стремительно развивается вместе с ракетно-космической отраслью. Перед предприятием стоит ряд стратегических и комплексных задач, в частности, многократно нарастить объемы производства, чтобы обеспечить серийные выпуски солнечных батарей для перспективных космических аппаратов. Поэтому особое внимание уделяется воспроизводству состава научных кадров и привлечению молодых специалистов».

НПП «Квант» – многопрофильная организация, которая разрабатывает методы прямого преобразования различных видов энергии в электричество, создает автономные источники электропитания и средства диагностики. Панели солнечных батарей, созданные специалистами компании, установлены на космических аппаратах гидрометеорологии, мониторинга климата и окружающей среды, услуг цифрового телерадиовещания и высокоскоростного доступа в интернет, передачи данных, дистанционного зондирования Земли, навигации. Аппаратура НПП «Квант» обеспечивает энергоснабжение Международной космической станции, систем грузовых кораблей «Прогресс», пилотируемых кораблей «Союз».

Код Выделить Развернуть

https://www.youtube.com/watch?v=oBPyhbfJjS8

[Бертикъ]

Научно-технический комплекс НПП «Квант», в прошлом году ставший частью приборостроительного холдинга «Российские космические системы», стремительно развивается вместе с ракетно-космической отраслью.

В прошлом году у них на Алексеевской отрезали больше половины территории для строительства очередного кондоминимума. Остается надеяться, что построят новую базу за МКАДом.

[zandr]

https://www.iss-reshetnev.ru/media/newspaper/newspaper-2024/newspaper-611.pdf

Весит легче, работает дольше
Специалисты АО «РЕШЕТНЁВ» создали принципиально новый блок механический поворота батареи солнечной.
Три года назад спутникостроителям была поставлена задача: создать небольшое и лёгкое поворотное устройство для крыла космического аппарата, которое могло быть использовано в серийном производстве малых спутников «Марафон». При этом его тактико-технические характеристики должны быть на уровне уже существующих механизмов. В частности, способность передавать большой электрический ток с панелей солнечных батарей для питания спутника и обеспечивать высокий крутящий момент поворота выходного вала.
И решетнёвцам удалось добиться цели! Новый блок механический поворота батареи солнечной весит около 800 г. Тогда как аналогичные по энерговооружённости устройства имеют массу от 4 до 5,5 кг.
Кроме того, разработка и по параметрам в части ресурса многократно превзошла требования технического задания, по которому десяти тысяч оборотов должно хватить на весь срок активного существования спутника. В ходе испытаний этот порог был легко достигнут. Тогда специалисты решили проверить, сможет ли устройство выдать больший результат. В итоге блок механики без ухудшения характеристик отработал ресурс в четыре раза больше, чем предполагалось.
Удался механизм и с точки зрения конструкции: первый макет практически не отличается от лётного образца, установленного на экспериментальный спутник «Марафон». Теперь подобный, частично адаптированный блок предполагается использовать при серийном создании этих космических аппаратов.
Более того, при разработке всех новых поворотных устройств для перспективных спутников предприятия решетнёвцы будут основываться на принципах, отработанных на этом изделии.
Евгения Степанова

[zandr]

https://www.iss-reshetnev.ru/media/news/news-281124

Солнечные батареи для «Арктики»

Компания «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» участвует в реализации проекта по созданию российских космических аппаратов гидрометеорологии.
Решетнёвская фирма оснастит солнечными батареями (БС) четыре новых спутника «Арктика-М». В настоящее время в производстве предприятия находятся каркасы панелей БС из высокомодульных композиционных материалов. По завершении изготовления они будут отправлены подрядчику – АО «Сатурн» – для установки фотоэлементов на основе трёхкаскадного арсенида галлия. Далее солнечные батареи будут окончательно собраны и испытаны в АО «РЕШЕТНЁВ».
Метеорологические космические аппараты «Арктика-М» создаются Научно-производственным объединением имени С. А. Лавочкина. Спутники предназначены для работы на высокой эллиптической орбите. В их задачи входит обеспечение Гидрометцентра оперативной информацией о состоянии климата и окружающей среды в Арктической зоне, а также ретрансляция сигналов поиска и спасания.
В отечественной орбитальной группировке сегодня работают метеоспутники «Арктика-М» № 1 и № 2, также оснащённые солнечными батареями производства железногорского предприятия.
28.11.2024

[zandr]

https://russian.news.cn/20250207/684ee80f26824484bed628d8a31b77fd/c.html

Китайский университет разработал высокоэффективные гибкие тандемные солнечные батареи
^{2025-02-07 15:31:00丨Russian.News.Cn}
Пекин, 7 февраля /Синьхуа/ -- Ученые из Университета Сиху представили прорыв в сфере солнечных батарей: ультратонкие, гибкие тандемные солнечные элементы, которые могут достигать рекордной эффективности преобразования энергии в 23,4 процента.
Ячейки толщиной, сравнимой с диаметром человеческого волоса, объединяют слои из перовскита и селенида меди-индия-галлия /CIGS/, предлагая перспективные применения в носимых устройствах, изогнутых поверхностях зданий, электромобилях и аэрокосмической промышленности, сообщает в четверг китайская газета "Кэцзи жибао" /Science and Technology Daily/.
Исследование подчеркивает растущую роль Китая в сфере инноваций в области солнечной энергетики нового поколения.
Команда, возглавляемая Ван Жуем из Инженерной школы и Исследовательского центра отраслей будущего, опубликовала свои результаты в журнале Nature Photonics.
Тандемные солнечные элементы позволяют преодолеть ограничения эффективности традиционных однопереходных элементов за счет использования дополнительных материалов.
В их конструкции два светопоглощающих материала - перовскит и CIGS - сочетаются друг с другом подобно "многослойному пирогу", описал Ван Жуй.
"Каждый слой улавливает солнечные лучи определенной длины волны, что позволяет элементу получать больше энергии, чем при использовании однослойных альтернатив", - сказал он, добавив, что конечный продукт состоит из целых 15 слоев, к каждому из которых предъявляются строгие требования в отношении толщины и однородности.
Его команда приступила к разработке солнечных элементов в 2022 году, но столкнулась с серьезной проблемой: необходимо было создать гладкий слой перовскита на поверхности CIGS.
После первых попыток в перовските образовались отверстия, что отрицательно сказалось на производительности. В конце 2023 года исследователи Тянь Лювэнь и Ван Жуй изменили тактику и протестировали новые методы нанесения перовскита. После нескольких месяцев испытаний они получили однородный слой - важный этап, который позволил повысить эффективность.
Ожидается, что солнечные элементы найдут применение в различных областях, включая архитектуру, автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность и гибкие носимые устройства, отметил Ван Жуй.
Легкий вес технологии также снижает затраты на транспортировку и установку по сравнению с обычными панелями.

[zandr]

http://www.chinaview.cn/20250725/299000f2fbff43a08808c163a8729fe3/c.html

China Focus: Chinese space firm unveils rollable solar wing as compact as water bottle
Source: Xinhua  Editor: huaxia  2025-07-25 16:47:45
   BEIJING, July 25 (Xinhua) -- A Chinese private satellite manufacturer has engineered an innovative rollable, fully flexible solar array designed to solve the long-standing challenge of oversized satellites exceeding rocket fairing dimensions.
GalaxySpace, a Beijing-based commercial space firm, unveiled the innovation at a two-day conference that started on Thursday in the southwestern Chinese city of Yibin.
For satellite launches, the flexible solar arrays placed on the satellite's sides are to be rolled like scrolls, said Xu Ming, CEO of GalaxySpace.
In orbit, the device unfurls in a controlled manner, extending over 10 meters in length and nearly two meters in width. "Although it spans 20 square meters, about the size of a conference room, it can be rolled up to the diameter of a water bottle," Xu explained.
This rollable solar panel is designed to reduce a satellite's volume and weight while meeting high-power energy needs. The energy density of an all-flexible panel is four times that of a rigid one, according to the company.
This makes it well-suited for launches involving multiple stacked satellites and enables internet satellite constellations to maintain their orbits for longer durations, effectively extending their operational lifespans.
GalaxySpace has launched 25 self-designed satellites, including the world's first high-frequency low-Earth-orbit millimeter-wave satellite, China's first flat, stackable satellite with flexible solar panels, according to the company.
In February, GalaxySpace demonstrated direct-to-cell communication technology based on its low-Earth-orbit broadband communication test constellation. Through a gateway station in Beijing, they established a connection with personnel in Beijing and Thailand.
Its intelligent factory in the eastern coastal city of Nantong has reached an annual production capacity of 100 to 150 medium-sized satellites.
On the smart production line for low-Earth-orbit satellites, robotic arms carry out precise grasping and assembly operations. Cheng Ming, head of the factory, described it as "a collaboration between humans and machines."
"Aided by assembly robots, intelligent equipment and digital manufacturing systems, we have established a complete manufacturing chain for satellites ranging from 100 to 2,000 kilograms," Cheng said.
Established in 2018, GalaxySpace is a leading satellite internet solution provider and satellite manufacturer in China. It was also crowned as the first unicorn company in the commercial space in the country.

машперевод

Пекин, 25 июля /Синьхуа/ -- Китайский частный производитель спутников разработал инновационную сворачиваемую, полностью гибкую солнечную батарею, предназначенную для решения давней проблемы негабаритных спутников, превышающих размеры обтекателя ракеты.
GalaxySpace, базирующаяся в Пекине коммерческая космическая фирма, представила инновацию на двухдневной конференции, которая началась в четверг в городе Ибинь на юго-западе Китая.
Для запуска спутников гибкие солнечные батареи, размещенные по бокам спутника, должны быть свернуты, как свитки, сказал Сюй Мин, генеральный директор GalaxySpace.
На орбите аппарат разворачивается контролируемым образом, простираясь более чем на 10 метров в длину и почти два метра в ширину. «Несмотря на то, что его площадь составляет 20 квадратных метров, что примерно равно размеру конференц-зала, его можно свернуть до диаметра бутылки с водой», — объяснил Сюй.
Эта сворачиваемая солнечная панель предназначена для уменьшения объема и веса спутника при одновременном удовлетворении потребностей в высокой мощности. По данным компании, плотность энергии полностью гибкой панели в четыре раза выше, чем у жесткой.
Это делает его хорошо подходящим для запусков с участием нескольких спутников и позволяет группировкам интернет-спутников поддерживать свои орбиты в течение более длительного времени, эффективно продлевая срок их службы.
GalaxySpace запустила 25 спутников собственной разработки, в том числе первый в мире высокочастотный спутник на низкой околоземной орбите миллиметрового диапазона, первый в Китае плоский, штабелируемый спутник с гибкими солнечными панелями.
В феврале компания GalaxySpace продемонстрировала технологию прямой связи на основе своей тестовой группировки широкополосной связи на низкой околоземной орбите. Через шлюзовую станцию в Пекине они установили связь с персоналом в Пекине и Таиланде.
Ее интеллектуальный завод в восточном прибрежном городе Наньтун достиг годовой производственной мощности от 100 до 150 спутников среднего размера.
На интеллектуальной производственной линии для спутников на низкой околоземной орбите роботизированные манипуляторы выполняют точные операции захвата и сборки. Чэн Мин, глава фабрики, описал это как «сотрудничество между людьми и машинами».
«С помощью сборочных роботов, интеллектуального оборудования и цифровых производственных систем мы создали полную производственную цепочку для спутников весом от 100 до 2000 килограммов», — сказал Ченг.
Основанная в 2018 году, компания GalaxySpace является ведущим поставщиком решений для спутникового интернета и производителем спутников в Китае. Она также была коронована как первая компания-единорог в коммерческом пространстве в стране.

[свернуть]