Регистрация / Вход
Прислать материал

Энергетика космических аппаратов. Производство и потребление.

ФИО
Богатый Александр Владимирович
Surname Name
Bogatyi Aleksandr
Организация
НИИ ПМЭ МАИ
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Название доклада
Энергетика космических аппаратов. Производство и потребление.
Project title
Satellite power-plants. The production and consumption.
Резюме
Всего за 60 лет человечество прошло путь от первого примитивного искусственного спутника земли до высокотехнологичных автоматических аппаратов, позволяющих проводить научные эксперименты в космосе, исследовать ближайшие планеты Солнечной системы. В настоящее время на орбите находятся более 3000 космических летательных аппаратов (КА). И каждый аппарат оснащен источником энергии, позволяющим обеспечивать функционирование в течение срока службы, и потребителем - аппаратурой, выполняющей целевую функцию аппарата. Рассмотрены различные способы, получения и хранения электрической энергии на борту КА, созданные в мире и используемые в настоящее время, а также бортовая аппаратура - потребители. Рассмотрены типы и устройства электрогенерирующего и аккумулирующего оборудования, трудности, связанные производством и потреблением электроэнергии на борту КА, а также с обеспечением требуемых температурных режимов.
Ключевые слова
энергетика, космический летательный аппарат, спутник, энергетическая установка
Тезисы

За последние пол века человечество сделало огромный технологический скачок в области летательных аппаратов. То, что казалось фантастикой в послевоенные годы, является привычным сейчас. Воплотились в реальность не тольо мечты человека о полётах на другие континенты но и в космос. Почти 60 лет назад  4 октября 1957 года в СССР был запущен первый искусственнй спутник Земли (ИСЗ), открывший эру космических исследований. В настоящее время общее число космических летательных аппаратов на орбите (функционирующих и вышедших из строя, не считая мусора) составляет около 6000. И каждый аппарат, начиная с первого ИСЗ были оснащены источником энергии, системой её преобразования и хранения и  потребителями энергии: научной аппаратурой, средствами поддержания параметров орбиты, средствами контроля и связи, разнообразными датчиками. 

В зависимости от назначения КА было разработано множество типов энергетических установок космических летательных аппаратов, отвечающих требованиям каждой поставленной задачи, от примитивной аккумуляторной батареи на первом ИСЗ до ядерных рекаторов с термоэмиссионными преобразователями.

В настоящее время наиболее широко используемым источником энергии на борту являются  солнечные батареи. Прямое преобразование "бесплатной" солнечной энергии в электрическую позволяет создавать аппараты с длительными сроками активного существования (САС), оснащать "мощной" аппаратурой, но за подобную легкодоступность энергии приходится расплачиваться размерами аппарата, в частности установкой солнечных батарей большой площади, что в свою очередь накладывает существенные ограничения на область применения КА. Использование  солнечных батарей может быть затруднительно или невозможно на низких орбитах (~300 км)  из-за существенного торможения аппарата атмосферой Земли, либо в силу удаленности от Солнца (Вояджер-1 и Вояджер-2). Для таких КА были разработаны и созданы источники, использующие ядерную энергию: энергию деления (ядерные реакторы) и энергию распада (радиоизотопные источники).

Помимо получения энергии в космосе стоит проблема её хранения (при нахождении аппарата в тени) и утилизации (отвод излишнего тепла от конструкции аппарата), а отсутствие атмосферы  серьёзно осложняет решение проблемы. 

Целевая аппаратура, установленная на борту КА, как правило расчитана на функционирование в достаточно узком (по меркам космического пространства) температурном диапазоне - от -50 до +50 0С, поэтому перед разработчиками КА стоит непростая задача - обеспечить необходимый температурный режим, имея лишь возможность сброса тепла излучением.

 

Summary of the project
In just 60 years, humanity has gone from primitive first artificial earth satellite to high-tech automatic machines, allowing to carry out scientific experiments in space, to explore the next planet in the Solar system. Currently in orbit there are more than 3000 spacecrafts (SC). Each unit is equipped with a source of energy can ensure the operation over the lifetime, and user equipment that performs the function of the apparatus. Considered various ways of obtaining and storing electrical energy on Board the spacecraft, created in the world and is currently used, as well as on-Board equipment - consumers. The types and devices of power generating and accumulating equipment, difficulties associated with production and consumption of electricity on spacecraft, as well as ensuring the required temperature regimes.
Keywords
energy, spacecraft, satellite, power plant