• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Новости

Проблемы энергопитания для искусственных спутников Земли

20 сентября в МИЭМ НИУ ВШЭ состоялся научно-практический семинар учебно-исследовательской лаборатории функциональной безопасности космических аппаратов и систем. В рамках семинара выступил Руководитель образовательного департамента компании ООО «СПУТНИКС», разработчик одного из образовательных стендов Зайнулла Жумаев с докладом на тему «Энергобаланс космического аппарата».

Зайнулла Жумаев в компанию пришел на этапе начала разработки микроспутника «ТаблетСат-Аврора». В проекте сконструировал и испытал систему раскрытия солнечных батарей, спроектировал конструкцию системы терморегулирования и написал программный код анализа накопленной телеметрии спутника. Разработал алгоритмы системы ориентации и стабилизации кубсата NIMPH в ISAE-SUPAERO, Тулуза, Франция. Разработал конструкцию антенной системы для кубсата Al-Farabi-1. Выпускник МГТУ им. Баумана, призер Московской олимпиады по сопротивлению материалов. Разработчик одного из образовательных стендов. Область научных интересов: наноспутники, университетские космические проекты, двигательные установки для малых спутников, построение созвездия малых спутников.

Семинар был посвящен одному из наиболее важных параметров платформы - энерговооруженности. В семинаре было показано, как, исходя из требований по энергообеспечению полезной нагрузки и бортовых систем, подобрать площадь солнечных панелей и размер аккумуляторных батарей.Был рассмотрен выбор элементной базы, показано влияние глубины разряда аккумуляторов и деградации фотоэлементов на срок активного существования спутника. Слушатели семинара узнали о величине энергетических потерь в каждом звене общей цепочки обеспечения энергопитания.

На лекции слушателям рассказали, что спутники формата CubeSat (формат малых (сверхмалых) искусственных спутников земли для исследования космоса) с отрицательным энергобалансом, то есть когда данный искусственный спутник земли уже выполнил свои задачи, он становится космическим мусором через несколько витков. На данный момент это большая проблема для всего космоса!

Далее были приведены наиболее частые причины отказа спутников - отказ энергопитания и радиоканалов:

26% - ни одного сигнала
21% - полная миссия
25% - частичная миссия
13% - меньше месяца
12% - авария ракеты носителя

В зависимости от миссии и задач определенных искусственных спутников земли для них выбираются разные источники питания, от химических батарей, до атомных и радиоизотопных источников энергии. Зайнулла рассказал слушателям, что первый в мире спутник работал на аккумуляторах. Он проработал 21 день и состоял наполовину из серебра, где аккумуляторы занимали 60% массы спутника.

Далее на семинаре был произведен небольшой расчет работы солнечных панелей. В следствии чего Зайнулла перешел к определению типов энергопитания для искусственных спутников Земли.

Слушатели познакомились с Радиоизотопными источниками: в данном источнике тепло преобразуется в электричество. Из минусов - изотопы распространяются во все стороны и портят электронику.

Далее Зайнулла рассказал про Топливные ячейки, которые используют обратимый процесс разложения воды на водород и кислород. Такие ячейки чаще всего используются в коротких пилотируемых миссиях.

Ну и конечно же, солнечные батареи. Довольно много времени лектор уделил именно солнечным батареям. Ведь на данный момент они - самый популярный источник энергии на космическом аппарате. На семинаре объяснили какие виды бывают: кремневые и галиоксининдные. Обычно такие батареи используются в основном для малых КА, находящихся на околоземной орбите. 

Конфигурация солнечных панелей подбирается под нужды определённых миссий. Например, на МКС 6 панелей по 420м2 вырабатывают 120 КВт. Солнечные батареи заряжают разрядную батарею спутника, питающую спутник в тени. Сопоставляются расчётные графики зарядки и потребления. Вращающиеся спутники меньше нагреваются, но в таком случае работает только часть солнечных панелей. 

Доклад был принят с большим вниманием, аудитория узнала много нового и интересного, что будет способствовать дальнейшему использованию новых знаний в научном и учебном процессе.

 
В зависимости от миссии и задач определенных искусственных спутников земли для них выбираются разные источники питания, от химических батарей, до атомных и радиоизотопных источников энергии. Зайнулла рассказал слушателям, что первый в мире спутник работал на аккумуляторах. Он проработал 21 день и состоял наполовину из серебра, где аккумуляторы занимали 60 % массы спутника.