Электроснабжение международной космической станции

Оглавление

Пояснительная записка 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Солнечная энергетика международной космической станции 6
2. Энергетическая система Международной космической станции 9
2.1 Электроснабжение американского сегмента МКС 9
2.2 Электроснабжение российского сегмента МКС 10
2.3 Основные потребители тока 13
2.4 Новые технические горизонты 14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 17

1. Солнечная энергетика международной космической станции
На орбите нашей планеты Солнце излучает мощность своей энергии около 1400 ватт на квадратный метр. За счет этого можно на один квадратный метр солнечных батарей получать около 130 Ватт электрической энергии. Коэффициент полезного действия батарей варьируется от восьми до тринадцати процентов. Солнечные батареи располагают или на внешней поверхности аппарата или на раскрывающихся жёстких панелях.
Электростанция орбитальной станции должна обладать чрезвычайно высокой надёжностью при длительном сроке непрерывной работы, она должна быть полностью автоматизирована и иметь относительно небольшой вес. Кроме того, источник энергии на борту должен быть высокоэкономичным и не реагировать на специфические факторы космического полёта (невесомость, радиацию, метеорную опасность и т. п.).
Еще в середине восьмидесятых годов разговоры о создании международной космической станции уже ходили.
...

2.1 Электроснабжение американского сегмента МКС
Сначала создавались планы, что международная космическая станция будет получать электрическую энергию от Научно-энергетической платформы, которая принадлежит Российской Федерации, и это был довольно оптимальный вариант питания станции. Однако после катастрофы шаттла «Колумбия» программа сборки станции и график полётов шаттлов были пересмотрены. Среди прочего, отказались также от доставки и установки Научно-энергетической платформы, поэтому в данный момент большая часть электроэнергии производится солнечными батареями американского сектора.
В американском сегменте международной космической станции солнечные батареи организованы следующим образом: две гибкие складные панели солнечных батарей образуют так называемое крыло солнечной батареи (Solar Array Wing, SAW), всего на ферменных конструкциях станции размещено четыре пары таких крыльев.
...

2.2 Электроснабжение российского сегмента МКС
Российские модули международной космической станции полностью автономны. По своей структуре и составу российский сегмент международной космической станции существенно отличается от американского. Вот в чем различия: российский модуль имеет солнечные панели, свои системы маневрирования, связи и контроля и, соответственно, на орбиту МКС его никто не доставлял. Первым модулем международной космической станции стала «Заря» или ФГБ/FGB, как его называют все астронавты. Две панели 10,67×3,35 метров и 6 никель-кадмиевых батарей «Зари» могут предоставлять в среднем 3 киловатта мощности. Сейчас солнечные панели этого модуля международной космической станции свёрнуты, чтобы не мешаться радиаторам на ферме американского сегмента. Солнечные панели «Звезды» раскрыты, их максимальная мощность составляет 13,8 киловатт, которые трудно достичь из-за тени от американского сегмента МКС.
...

2.3 Основные потребители тока
На международной космической станции имеется много потребителей электрического тока. В первую очередь к ним нужно отнести вспомогательные установки, установки для изменения, коррекции и ориентации МКС, радиоаппаратуру для связи с другими объектами космоса и Землей, систему обеспечения жизнедеятельности экипажа МКС, специально-техническое и научно-исследовательское оборудование и аппаратура.
Суммарная мощность бортовых электростанций на большинстве искусственных спутников Соединенных Штатов Америки колеблется от 0,3 до 150 Вт. Однако здесь нужно заметить, что оборудование большинства спутников довольно невелико по объёму ввиду малого веса полезной нагрузки их ракет-носителей. Значительно выше мощность энергоустановки на обитаемых космических кораблях. Например, средняя мощность, потребная для орбитального полёта американской пилотируемой капсулы «Меркурий», составляет около 260 Вт, максимальная потребляемая мощность – не более 1 кВт.
...

2.4 Новые технические горизонты
Энергия, получаемая от Солнца на международной космической станции, хранится в аккумуляторах. Самыми распространенными являются никель-водородные. Однако энергомассовые характеристики этих аккумуляторов достигли своего максимума (70–80 Вт∙ч/кг). Дальнейшее их улучшение очень ограниченно и, кроме того, требует больших финансовых затрат.
В связи с этим в настоящее время на рынке космической техники происходит активное внедрение литий-ионных аккумуляторов (ЛИА).
Характеристики литий-ионных батарей гораздо выше по сравнению с аккумуляторами других типов при аналогичном сроке службы и количестве циклов заряда-разряда. КПД литий-ионных аккумуляторов может достигать девяноста пяти процентов, при удельной энергии боле ста тридцати Вт∙ч/кг.
...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Все цели в данной работе достигнуты, для этого решены все поставленные задачи: рассмотрены солнечная энергетика международной космической станции, электроснабжение американского и российского сегментов, основные потребители тока на МКС, а также новые технические горизонты и другие моменты.
Из вышеизложенного материала необходимо сделать несколько выводов: во-первых, единственным источником электрической энергии для международной космической станции является Солнце, свет которого солнечные батареи станции преобразуют в электроэнергию; во-вторых, система электроснабжения на международной космической станции, по мнению специалистов, достаточно простая и надёжная. Суммарная энергия всех батарей станции — и российских, и американских — позволяет питать станцию полностью. И даже ещё есть небольшой запас.
Стоит заметить, что, когда международная космическая станция находится в тени Земли, солнечные батареи переводятся в режим Night Glider mode (англ.
...