A közelmúltban Coloradóban volt egy konferencia „A szuborbitális felfedezők új generációja”, amelyen különösen az űrben működő napelem-állomások építésére vonatkozó projekteket tárgyalták. És ha korábban senki sem vette komolyan az ilyen ötleteket, most már tényleg közel állnak a megvalósításhoz.
Így az Egyesült Államok Kongresszusa tervet készít Amerika fokozatos átállására a fosszilis tüzelőanyagokról az űrenergiára. A projekt megvalósításáért egy speciálisan létrehozott űrkutatási osztály felel majd, munkájában a NASA, az Energiaügyi Minisztérium és más szervezetek is aktív szerepet vállalnak.
Ez év októberéig az Igazságügyi Minisztériumnak be kell nyújtania a Kongresszusnak a jelenlegi szövetségi jogszabályok összes szükséges módosítását és kiegészítését, hogy megkezdhesse az űrben működő naperőművek építését. A program részeként a kezdeti szakaszban nukleáris űrmeghajtó rendszerek fejlesztését tervezik annak érdekében, hogy az újrafelhasználható hajókat űrlogisztikai célokra és napelemes létesítmények pályára állításához használják fel.
Szintén aktív fejlesztés alatt állnak olyan technológiák, amelyek a napfényt elektromos árammá alakítják és a Földre teleportálják.
A California Institute of Technology szakemberei különösen azt javasolják, hogy a bolygót orbitális "repülő szőnyegek" segítségével világítsák meg. Ezek 2500 panelből álló rendszerek, amelyek vastagsága 25 mm és egy futballpálya 2/3-a. Egy ilyen állomás elemei olyan rakétákat juttatnak pályára, mint a Space Launch System, a NASA által kifejlesztett szupernehéz hordozórakéta. Az űrerőművet az SSPI (Space Solar Power Initiative) kezdeményezés részeként hozzák létre, amely a California Institute of Technology és a Northrup Grumman közötti partnerségi projekt. Ez utóbbi 17,5 millió dollárt fektetett be a rendszer alapvető összetevőinek fejlesztésébe a következő három évben. A kezdeményezést a NASA Jet Propulsion Lab kutatói is támogatták.
Harry Atwater, a Caltech professzora szerint, aki az Space Solar Power Initiative-t vezette, a „repülő szőnyegek” átalakulni fognak. napenergia rádióhullámokká, és küldje el a földre. Az energia továbbítása a radarrendszerekben használatos fázisú tömb elve szerint történik. Ez lehetővé teszi, hogy bármilyen irányba mozgó folyamot hozzon létre.
A napelemek 10x10 cm méretű és körülbelül 0,8 g tömegű csempéből állnak, ami viszonylag alacsony költséget biztosít a szerkezet elindításához. Mindegyik lapka önállóan továbbítja az átalakított energiát, és ha az egyik meghibásodik, a többi tovább működik. A napkitörések vagy a kis meteoritok miatti néhány elem elvesztése nem károsítja az erőművet. A tudósok számításai szerint tömegtermelés esetén az ilyen forrásból származó villamos energia költsége alacsonyabb lesz, mint szén vagy földgáz használata esetén.
A földi szolárberendezések aránya a világ számos országában egyre magasabb az energiaellátás teljes egyensúlyában. Az ilyen erőművek lehetőségei azonban korlátozottak: éjszaka és erős felhőtakaróval a napelemek elvesztik villamosenergia-termelési képességüket. Ezért az ideális megoldás a naperőművek olyan pályára állítása, ahol a nappal nem változik éjszakába, és a felhők nem képeznek akadályt a Nap és a panelek között. Az erőmű térben történő építésének fő előnye a potenciális hatásfok. Az űrben elhelyezett napelemek tízszer több energiát tudnak termelni, mint a Föld felszínén elhelyezett akkumulátorok.
Az orbitális erőművek ötlete már régóta kialakult, a NASA és a Pentagon tudósai a 60-as évek óta foglalkoznak hasonló kutatásokkal. Korábban az ilyen projektek megvalósítását a magas szállítási költség nehezítette, de a technológia fejlődésével belátható időn belül valósággá válhatnak az űrerőművek.
Már számos érdekes projekt létezik napelemes létesítmények pályára állítására. A Space Solar Power Initiative mellett az amerikaiak egy orbitális napelemet fejlesztenek, amely elnyeli a napsugárzást, és rádióhullámok segítségével elektronsugarat továbbít a földi vevő felé. A fejlesztés szerzői a US Navy Research Laboratory szakemberei voltak. Kompakt napelem modult építettek, egyik oldalán fotovoltaikus panellel. A panel belsejében elektronika található, amely az egyenáramot rádiófrekvenciává alakítja a jelátvitelhez, a másik oldalon pedig egy antenna van, amely elektronsugarat továbbít a Földre.
A fejlesztés vezető szerzője, Paul Jaffe szerint minél alacsonyabb az energiát hordozó elektronsugár frekvenciája, annál megbízhatóbb lesz az átvitele rossz időben. A 2,45 GHz-es frekvenciával pedig az esős évszakban is kaphat energiát. A napelemes vevő minden katonai művelethez energiát biztosít majd, a dízelgenerátorokat örökre elfelejthetjük.
Nem az Egyesült Államok az egyetlen ország, amely azt tervezi, hogy az űrből áramot kap. A hagyományos energiaforrásokért folyó ádáz küzdelem sok államot késztetésre kényszerít alternatív források energia.
A JAXA japán űrkutatási ügynökség kifejlesztett egy fotovoltaikus platformot a Föld pályáján történő telepítéshez. Az installáció segítségével összegyűjtött napenergiát a Föld befogadó állomásaira szállítják és elektromos árammá alakítják. A napenergiát 36 000 km magasságban fogják gyűjteni.
Egy ilyen, földi és orbitális állomások sorozatából álló rendszernek már 2030-ban meg kell kezdenie működését, teljes kapacitása 1 GW lesz, ami a szabványnak megfelelő. atomerőmű. Ennek érdekében Japán egy 3 km hosszú mesterséges sziget építését tervezi, amelyen 5 milliárd antennából álló hálózatot telepítenek a mikrohullámú rádióhullámok elektromos árammá alakítására. A JAXA kutatója, Susumi Sasaki, aki a fejlesztést vezette, abban bízik, hogy a napelemek űrben való elhelyezése az energia forradalmához vezet, ami idővel lehetővé teszi a hagyományos energiaforrások teljes elhagyását.
Hasonló tervei vannak Kínának is, amely a Nemzetközi Űrállomásnál nagyobb naperőművet épít majd Föld körüli pályára. A telepítés napelemeinek összterülete 5-6 ezer négyzetméter lesz. km. Szakértők szerint egy ilyen állomás az idő 99%-ában összegyűjti a napsugarakat, és az űrben használt napelemek területegységenként 10-szer több áramot tudnak majd termelni, mint a földi társai. Feltételezzük, hogy a földkollektorba történő továbbításhoz a megtermelt elektromosságot mikrohullámú sütővé vagy lézersugárrá alakítják át. Az építkezés megkezdését 2030-ra tervezik, a projekt költsége körülbelül 1 billió dollár lesz.
A világmérnökök nem csak a pályán, hanem a Naphoz közelebbi területeken, a Merkúr közelében is vizsgálják a napelemes űrerőművek építésének lehetőségét. Ebben az esetben a napelemek csaknem 100-szor kevesebbet igényelnek. Ahol fogadó eszközök a Föld felszínéről kerülhet a sztratoszférába, ami hatékony energiaátvitelt tesz lehetővé milliméteres és szubmilliméteres tartományban.
A holdi naperőművek projektjeit is fejlesztik.
Például a japán Shimizu cég azt javasolta, hogy hozzon létre egy napelem-övet, amely a Hold teljes egyenlítője mentén 11 ezer km-re húzódik és 400 km széles.
A földi műhold hátulsó oldalán lesz elhelyezve, hogy a rendszer folyamatosan alatta legyen napsugarak. Lehetőség lesz a panelek csatlakoztatására hagyományos tápkábelekkel ill optikai rendszerek. A megtermelt villamos energiát a tervek szerint nagy antennák segítségével továbbítják, és speciális vevőkészülékekkel fogadják a Földön.
Elméletileg a projekt remekül néz ki, még ki kell találni, hogyan lehet több százezer panelt eljuttatni a Föld műholdjára és ott telepíteni, valamint hogyan lehet energiát juttatni a Holdról a bolygónkra anélkül, hogy annak jelentős részét elveszítené. útközben: végül is 364 ezer km-t kell leküzdenie. Tehát a holderőművek létrehozásának elképzelései túlságosan távol állnak a valóságtól, és ha megvalósulnak, akkor nagyon lassan.
Tatyana Gromova
Több mint hatvan évvel ezelőtt kezdődött a gyakorlati napenergia-termelés korszaka. 1954-ben három amerikai tudós bemutatta a világnak az első szilícium alapú napelemeket. Az ingyenes villamos energia megszerzésének lehetősége nagyon gyorsan megvalósult, és a világ vezető tudományos központjai elkezdtek dolgozni napelemes erőművek létrehozásán. A napelemek első "fogyasztója" az űripar volt. Itt, mint sehol máshol, szükségük volt megújuló energiaforrásokra, mivel a műholdak fedélzeti akkumulátorai gyorsan kimerültek.
És mindössze négy évvel később a napelemek az űrben határozatlan időre váltottak. 1958 márciusában az USA felbocsátott egy napelemes műholdat. Kevesebb mint két hónappal később, 1958. május 15-én a Szputnyik-3-at napelemekkel a fedélzetén ellipszis alakú Föld körüli pályára bocsátották a Szovjetunióban.
Az első hazai naperőmű az űrben
A Szputnyik 3 aljára és orrába szilikon napelemeket szereltek fel. Ez az elrendezés lehetővé tette, hogy a műholdnak a Naphoz viszonyított pályán lévő helyzetétől függetlenül szinte folyamatosan többlet áramot szerezzenek.
Harmadik mesterséges műhold. A napelem jól látható
A fedélzeti tároló akkumulátorok 20 nap alatt kimerítették erőforrásukat, és 1958. június 3-án a műholdra szerelt műszerek nagy részét feszültségmentesítették. Továbbra is működött azonban a Nap sugárzását vizsgáló készülék, a kapott információt a földre küldő rádióadó, valamint a rádiójeladó. A fedélzeti akkumulátorok lemerülése után ezek az eszközök teljesen átváltottak napelemes áramellátásra. A rádiójeladó szinte egészen addig működött, amíg a műhold 1960-ban kiégett a Föld légkörében.
Hazai űrfotovoltaik fejlesztése
A tervezők már a legelső hordozórakéta tervezési szakaszában gondolkodtak az űrhajók tápellátásáról. Az űrben ugyanis nem lehet akkumulátort cserélni, ami azt jelenti, hogy az űrhajó élettartamát csak a fedélzeti akkumulátorok kapacitása határozza meg. Az első és a második mesterséges földi műholdat csak fedélzeti akkumulátorokkal látták el, amelyek néhány hét működés után lemerültek. A harmadik műholdtól kezdve minden további űrhajót napelemekkel szereltek fel.
Az űrben használt naperőművek fő fejlesztője és gyártója a Kvant kutató-gyártó vállalkozás volt. A "Quantum" napelemeket szinte minden hazai űrhajóra telepítik. Kezdetben szilícium napelemek voltak. Erőjüket az adott méretek és súly egyaránt korlátozta. De aztán a "Quantum" tudósai kifejlesztették és legyártották a világ első napelemeit, amelyek egy teljesen új félvezető – gallium-arzenid (GaAs) – alapján készültek.
Ezenkívül teljesen új hélium paneleket helyeztek gyártásba, amelyeknek nem volt analógja a világon. Ez az újdonság a nagy teljesítményű hélium panelek voltak hálós vagy zsinóros szerkezetű hordozón.
Hélium panelek hálóval és zsinórral
A kétoldali érzékenységű szilícium hélium paneleket kifejezetten alacsony pályával rendelkező űrhajókra történő felszerelésre tervezték és gyártották. Például a nemzetközi orosz szegmensére űrállomás(Zvezda űrszonda) kétoldali érzékenységű szilícium alapú paneleket gyártott, egy panel területe 72 m² volt.
A Zvezda űrszonda napeleme
Amorf szilícium alapú rugalmas napelemeket is kifejlesztettek és gyártásba helyeztek, kiváló tömeg/tömeg aránnyal: ezek az akkumulátorok mindössze 400 g/m² tömegűek, és 220 W/kg áramot termeltek.
Rugalmas, amorf szilícium alapú hélium akkumulátor
A napelemek hatékonyságának javítása érdekében nagyszámú földi vizsgálatot és tesztet végeztek, amelyek feltárták negatív hatások Big Cosmos hélium paneleken. Ez lehetővé tette az űrhajók számára készült napelemek gyártására való átállást. különféle típusok Aktív munkaidővel akár 15 évig.
A Vénusz küldetés űrhajója
1965 novemberében négynapos időközzel két űrszonda, a Venera-2 és a Venera-3 indult legközelebbi szomszédunkra, a Vénuszra. Ez két teljesen egyforma űrszonda volt, amelyek fő feladata a Vénuszon való leszállás volt. Mindkét űrhajó gallium-arzenid napelem-tömbökkel volt felszerelve, amelyek jól beváltak a korábbi földközeli járműveken. A repülés során mindkét szonda minden berendezése zavartalanul működött. A Venera-2 állomással 26, a Venera-3 állomással 63 kommunikációt végeztek, így az ilyen típusú napelemek legnagyobb megbízhatóságát igazolták.
A vezérlőberendezések meghibásodása miatt a kommunikáció megszakadt a Venera-2-vel, de a Venera-3 állomás folytatta útját. 1965. december végén Földi parancsra korrigálták a pályát, és 1966. március 1-jén az állomás elérte a Vénuszt.
E két állomás repülése során kapott adatokat egy új küldetés előkészítése során vették figyelembe, és 1967 júniusában egy új Venera-4 automata állomást indítottak a Vénuszra. Két elődjéhez hasonlóan 2,4 m² összterületű gallium-arzenid napelemekkel szerelték fel. Ezek az akkumulátorok szinte minden berendezés működését támogatták.
"Venera-4" állomás. Lent - a leszálló jármű
1967. október 18-án, a leszálló jármű leválasztása és a Vénusz légkörébe való belépése után az állomás a pályán folytatta munkáját, egyben a leszálló jármű rádióadójából érkező jelek ismétlőjeként is működött a Föld felé.
A Luna küldetés űrhajója
A gallium-arzenid alapú napelemek a Lunokhod-1 és a Lunokhod-2 voltak. Mindkét készülék napelemei csuklós burkolatokra voltak szerelve, és hűségesen szolgáltak a teljes üzemidő alatt. Ezenkívül a Lunokhod-1-en, amelynek programját és erőforrásait egy hónapos munkára tervezték, az akkumulátorok három hónapig működtek, háromszor többet, mint a tervezett időszak.
A Lunokhod-2 alig több mint négy hónapig dolgozott a Hold felszínén, és 37 kilométeres távolságot tett meg. Még mindig működhetne, ha nem a berendezés túlmelegedése miatt. Az eszköz egy friss, laza talajú kráterbe esett. Sokáig csúsztam, de végül hátramenetben is ki tudtam szállni. Amikor kijutott a lyukból, egy kis mennyiségű talaj hullott a napelemes burkolatra. Az adott hőviszonyok fenntartása érdekében a kihajtható napelemeket éjszakára a hardverrekesz felső fedelére eresztették le. A kráter elhagyása után, amikor a fedelet lecsukták, a belőle származó talaj a vasalatrekeszre hullott, és egyfajta hőszigetelővé vált. Napközben száz fok fölé emelkedett a hőmérséklet, a berendezés nem bírta és meghibásodott.
A legfejlettebb nanotechnológiával, új félvezető anyagok felhasználásával gyártott modern napelemek jelentős tömegcsökkenés mellett akár 35%-os hatásfok elérését is lehetővé tették. És ezek az új hélium panelek hűségesen szolgálnak minden olyan eszközön, amelyet mind a Föld-közeli pályára, mind a mélyűrbe küldenek.
Ezek fotovoltaikus konverterek - félvezető eszközök, amelyek a napenergiát direktké alakítják elektromosság. Egyszerűen fogalmazva, ezek az általunk "napelemeknek" nevezett készülék fő elemei. Az ilyen akkumulátorok segítségével a Föld mesterséges műholdai működnek az űrpályán. Az ilyen akkumulátorokat itt Krasznodarban készítik - a Szaturnusz üzemben. Az üzem vezetése meghívta a blog szerzőjét, hogy nézze meg gyártási folyamatés írj róla a naplódba.
1. A krasznodari vállalkozás a Szövetségi Űrügynökség struktúrájának része, de a Saturn az Ochakovo cég tulajdonában van, amely szó szerint megmentette ezt a produkciót a 90-es években. Az Ochakovo tulajdonosai kivásárolták az ellenőrző részesedést, ami majdnem az amerikaiaké lett. Ochakovo sokat fektetett itt, vásárolt modern felszerelés sikerült megtartania a szakembereket, és most a Szaturnusz a két vezető egyike orosz piac napelemek és akkumulátorok gyártása az űripar – polgári és katonai – szükségleteihez. A Szaturnusz összes nyeresége itt marad Krasznodarban, és a termelési bázis fejlesztésére megy.
2. Szóval, itt kezdődik minden - az oldalon az ún. gázfázisú epitaxia. Ebben a helyiségben van egy gázreaktor, amelyben germánium szubsztrátumon három órán keresztül kristályos réteget növesztenek, amely egy leendő fotocella alapjául szolgál majd. Egy ilyen telepítés költsége körülbelül hárommillió euró.
3. Ezt követően a hordozóra még hosszú út áll: a fotocella mindkét oldalára elektromos érintkezők kerülnek (sőt a munkaoldalon az érintkező „fésűs mintázatú” lesz, melynek méreteit gondosan megválasztjuk úgy számítva, hogy biztosítsa a napfény maximális átjutását), tükröződésmentes bevonat jelenik meg az alaprétegen stb. - összesen több mint két tucat technológiai művelet különböző létesítményekben, mielőtt a fotocella egy napelem alapjává válik.
4. Itt van például a fotolitográfia telepítése. Itt a fotocellákon elektromos érintkezők „mintái” alakulnak ki. A gép minden műveletet automatikusan, adott program szerint hajt végre. Itt megfelelő a fény, ami nem károsítja a fotocella fényérzékeny rétegét - ahogy korábban, az analóg fotózás korában is "piros" lámpákat használtunk.
5. A porlasztóberendezés vákuumában elektronsugár segítségével elektromos érintkezők és dielektrikumok, valamint tükröződésgátló bevonatok kerülnek felvitelre (30%-kal növelik a fotocella által termelt áramot).
6. Nos, a fotocella készen áll, és indulhat a napelem összeszerelése. A fotocella felületére gumiabroncsokat forrasztanak fel, hogy azután összekapcsolják egymással, és védőüveget ragasztanak rájuk, amely nélkül térben, sugárzási viszonyok között a fotocella esetleg nem bírja a terhelést. És bár az üveg vastagsága mindössze 0,12 mm, az ilyen fotocellákkal ellátott akkumulátor hosszú ideig fog működni a pályán (több mint tizenöt évig magas pályán).
7. A fotocellák egymással való elektromos összekötését mindössze 0,02 mm vastagságú ezüst érintkezők (ezeket szárnak nevezik).
8. A napelem által termelt hálózatban a kívánt feszültség eléréséhez a fotocellákat sorba kell kötni. Így néz ki a sorba kapcsolt fotocellák egy része (fotoelektromos átalakítók – ez így van).
9. Végül a napelem összeszerelésre kerül. Itt csak az akkumulátor egy része látható - a panel elrendezési formátumban. Akár nyolc ilyen panel is lehet a műholdon, attól függően, hogy mekkora teljesítmény szükséges. A modern kommunikációs műholdakon eléri a 10 kW-ot. Az ilyen panelek műholdra lesznek szerelve, az űrben szárnyakként nyílnak ki, és segítségükkel nézzük a műholdas tévét, használjuk műholdas internet, navigációs rendszerek (a Glonass műholdak krasznodari napelemeket használnak).
10. Amikor az űrhajót a Nap megvilágítja, a napelem által termelt elektromosság táplálja a berendezés rendszereit, a felesleges energia pedig az akkumulátorban tárolódik. Amikor az űrszonda a Föld árnyékában van, az űrszonda az akkumulátorban tárolt elektromosságot használja fel. A nagy energiakapacitású (60 Wh/kg) és szinte kimeríthetetlen erőforrással rendelkező nikkel-hidrogén akkumulátort széles körben használják az űrhajókban. Az ilyen akkumulátorok gyártása egy másik része a Szaturnusz üzem munkájának. Ezen a képen Anatolij Dmitrijevics Panin, a Hazáért Érdemrend II. fokozatának birtokosa egy nikkel-hidrogén akkumulátort szerel össze.
11. A nikkel-hidrogén akkumulátorok összeszerelési helye. Az akkumulátor feltöltése a tokban való elhelyezésre készül. A töltet elválasztópapírral elválasztott pozitív és negatív elektródák - ezekben történik az energia átalakulása, felhalmozódása.
12. Beépítés elektronsugaras hegesztéshez vákuumban, mellyel az akkumulátorház vékony fémből készül.
13. A műhely olyan része, ahol az akkumulátorok házait és alkatrészeit nagy nyomás hatására tesztelik. Tekintettel arra, hogy az akkumulátorban az energia felhalmozódása hidrogén képződéssel jár, és az akkumulátor belsejében megemelkedik a nyomás, a szivárgásvizsgálat az akkumulátor gyártási folyamatának szerves részét képezi.
14. A nikkel-hidrogén akkumulátor teste nagyon fontos részlet az űrben működő összes eszköz közül. A testet 60 kg·s/cm 2 nyomásra tervezték, a vizsgálat során a szakadás 148 kg·s/cm 2 nyomáson történt.
15. A szilárdságra tesztelt akkumulátorokat elektrolittal és hidrogénnel töltik fel, majd használatra készek.
16. A nikkel-hidrogén akkumulátor teste speciális fémötvözetből készül, mechanikailag erősnek, könnyűnek és magas hővezető képességgel kell rendelkeznie. Az akkumulátorok cellákba vannak beszerelve, és nem érintik egymást.
17. Az akkumulátorokat és a belőlük összeállított elemeket a telepítéseknél elektromos vizsgálatnak vetik alá saját termelés. Az űrben lehetetlen lesz bármit megjavítani vagy kicserélni, ezért itt minden terméket gondosan tesztelnek.
18. Valamennyi űrtechnológiát mechanikai hatásvizsgálatnak vetnek alá vibrációs állványok segítségével, amelyek szimulálják az űrhajó pályára állítása közbeni terhelést.
19. Általában a Szaturnusz növény keltette a legkedvezőbb benyomást. A gyártás jól szervezett, a műhelyek tiszták és világosak, az emberek képzettek, öröm és nagyon érdekes ilyen szakemberekkel kommunikálni egy olyan ember számára, akit legalább valamennyire érdekel a terünk. Elhagyta a Szaturnuszt jó hangulat- mindig jó látni egy olyan helyet, ahol nem üres fecsegést folytatnak és nem lapozgatnak, hanem valódi, komoly üzletet folytatnak, sikeresen versenyeznek más országok ugyanazokkal a gyártókkal. Több ilyen lenne Oroszországban.
Ezek a félvezető eszközök a napenergiát egyenárammá alakítják át. Egyszerűen fogalmazva, ezek az általunk "napelemeknek" nevezett készülék fő elemei. Az ilyen akkumulátorok segítségével a Föld mesterséges műholdai működnek az űrpályán. Az ilyen akkumulátorokat itt Krasznodarban készítik - a Szaturnusz üzemben. Menjünk oda túrázni.
A fotókat és a szöveget Rustem Adagamov készítette
A krasznodari vállalkozás a Szövetségi Űrügynökség struktúrájának része, de a Saturn az Ochakovo cég tulajdona, amely szó szerint megmentette ezt a produkciót a 90-es években. Az Ochakovo tulajdonosai kivásárolták az ellenőrző részesedést, ami majdnem az amerikaiaké lett.
Sok pénzt fektettek be ide, és modern berendezéseket vásároltak, és most a Saturn egyike a két vezető oroszországi piacnak az űripar - polgári és katonai - szoláris és tárolóelemek gyártásában. A Szaturnusz összes nyeresége itt marad Krasznodarban, és a termelési bázis fejlesztésére megy.
Szóval, minden itt kezdődik - az oldalon az ún. gázfázisú epitaxia. Ebben a helyiségben van egy gázreaktor, amelyben germánium szubsztrátumon 3 órán keresztül kristályos réteget növesztenek, ami egy leendő fotocella alapjául szolgál. Egy ilyen telepítés költsége körülbelül 3 millió euró:
Ezt követően még hosszú út áll a hordozón: a fotocella mindkét oldalára elektromos érintkezők kerülnek (sőt a munkaoldalon az érintkező „fésűs mintázatú” lesz, amelynek méreteit gondosan kiszámítjuk, biztosítsa a napfény maximális átjutását), tükröződésmentes bevonat jelenik meg az aljzaton stb. - összesen több mint két tucat technológiai művelet különböző létesítményekben, mielőtt a fotocella egy napelem alapjává válik.
Például, fotolitográfiai telepítés. Itt a fotocellákon elektromos érintkezők „mintái” alakulnak ki. A gép minden műveletet automatikusan, adott program szerint hajt végre. Itt megfelelő a fény, ami nem károsítja a fotocella fényérzékeny rétegét - mint korábban, az analóg fotózás korában "piros" lámpákat használtunk ^
A porlasztóberendezés vákuumában az elektromos érintkezőket és a dielektrikumokat elektronsugárral helyezik el, valamint tükröződésgátló bevonatokat alkalmaznak (30%-kal növelik a fotocella által generált áramot):
Nos, a fotocella készen áll, és elkezdheti összeszerelni a napelemet. A fotocella felületére gumiabroncsokat forrasztanak fel, hogy azután összekapcsolják egymással, és védőüveget ragasztanak rájuk, amely nélkül térben, sugárzási viszonyok között a fotocella esetleg nem bírja a terhelést. És bár az üveg vastagsága csak 0,12 mm, az ilyen fotocellákkal ellátott akkumulátor hosszú ideig fog működni a pályán (több mint 15 évig magas pályán).
A fotocellák elektromos összekötését csak 0,02 mm vastagságú ezüst érintkezők (ezeket szárnak nevezik) végzik.
A napelem által termelt hálózatban a kívánt feszültség eléréséhez a fotocellákat sorba kell kötni. Így néz ki a sorba kapcsolt fotocellák egy része (fotovoltaikus átalakítók - ez így van):
Végül a napelem összeszerelése történik meg. Itt csak az akkumulátor egy része látható - a panel elrendezési formátumban. Akár nyolc ilyen panel is lehet a műholdon, attól függően, hogy mekkora teljesítmény szükséges. A modern kommunikációs műholdakon eléri a 10 kW-ot. A panelek műholdra lesznek felszerelve, szárnyakként nyílnak a térben és segítségükkel nézünk műholdas TV-t, használunk műholdas internetet, navigációs rendszereket (a GLONASS műholdak Krasznodar napelemeket használnak):
Amikor az űrhajót a Nap megvilágítja, a napelem által termelt elektromosság táplálja a berendezés rendszereit, a felesleges energia pedig az akkumulátorban raktározódik. Amikor az űrszonda a Föld árnyékában van, az űrszonda az akkumulátorban tárolt elektromosságot használja fel. Nikkel hidrogén akkumulátor, amelynek nagy energiaintenzitása (60 Wh/kg) és szinte kimeríthetetlen erőforrása van, széles körben használják űrhajókon. Az ilyen akkumulátorok gyártása egy másik része a Szaturnusz üzem munkájának.
Ezen a képen a nikkel-hidrogén akkumulátor összeszerelését Anatolij Dmitrijevics Panin, a Hazáért Érdemrend II. fokozatú kitüntetés tulajdonosa végzi:
Nikkel-hidrogén akkumulátorok összeszerelési helye. Az akkumulátor feltöltése a tokban való elhelyezésre készül. A töltet elválasztópapírral elválasztott pozitív és negatív elektródák - ezekben történik az energia átalakulása és felhalmozódása:
Telepítés elektronsugaras hegesztéshez vákuumban, amelyben az akkumulátorház vékony fémből készült:
A műhely olyan része, ahol az akkumulátorok házait és alkatrészeit vizsgálják a megnövekedett nyomás hatására. Tekintettel arra, hogy az akkumulátorban az energia felhalmozódása hidrogén képződéssel jár, és az akkumulátor belsejében megemelkedik a nyomás, a szivárgásvizsgálat az akkumulátor gyártási folyamatának szerves részét képezi:
A nikkel-hidrogén akkumulátor teste nagyon fontos része az űrben működő teljes eszköznek. A tokot 60 kg s / cm 2 nyomásra tervezték, a vizsgálatok során a szakadás 148 kg s / cm 2 nyomáson történt:
A szilárdságra tesztelt akkumulátorokat elektrolittal és hidrogénnel töltik fel, majd használatra készek:
A nikkel-hidrogén akkumulátor teste speciális fémötvözetből készül, és mechanikailag erősnek, könnyűnek és magas hővezető képességgel kell rendelkeznie. Az elemek cellákba vannak beszerelve, és nem érintik egymást:
Az akkumulátorokat és a belőlük összeállított elemeket saját gyártóüzemeinkben elektromos vizsgálatnak vetjük alá. Az űrben lehetetlen lesz bármit megjavítani vagy kicserélni, ezért itt minden terméket gondosan tesztelnek.
Minden űrtechnológiát mechanikai hatásvizsgálatoknak vetnek alá vibrációs állványok segítségével, amelyek szimulálják a terhelést az űrhajó pályára állítása során.
Általában a Szaturnusz növény keltette a legkedvezőbb benyomást. A gyártás jól szervezett, a műhelyek tiszták és világosak, az emberek képzettek, öröm és nagyon érdekes ilyen szakemberekkel kommunikálni egy olyan ember számára, akit legalább valamennyire érdekel a terünk. Remek hangulatban távoztam a Szaturnusztól - mindig jó látni egy olyan helyet, ahol nem vesznek részt üres fecsegésben és nem lapozgatnak, hanem igazi, komoly üzletet folytatnak, sikeresen versenyeznek más országokban ugyanazokkal a gyártókkal. Több ilyen lenne Oroszországban.
Kapcsolatban áll
Betöltés...
