С момента первого запуска искусственного спутника земли человечество столкнулось с проблемой автономности рукотворных космических объектов. Решения применимые на земле не подходили для космоса. Ни одна установка (на твердом или жидком топливе) не могла работать в условиях вакуума, а существовавшие в то время аккумуляторы быстро выходили из строя из-за частого цикла разряда. Но вскоре решение было найдено.
1. Энергия солнца в помощь спутникам.
В 1953 трое специалистов компании Bell Laboratories создали первые солнечные батареи, основным материалом которых стал кремний. Уже через четыре года они стали использоваться на советских и американских спутниках.
В космосе солнечные лучи не задерживаются атмосферой и плотность потока энергии, исходящий от Солнца, составляет более 1300 ватт на квадратный метр. При коэффициенте полезного действия в 20 процентов мы получаем 260 ватт на каждый квадратный метр солнечной батареи. Преимущество солнечных батарей в их автономности, ведь их не нужно обслуживать, заправлять топливом. Но спутники и орбитальные станции не всегда находятся на освещенной стороне орбиты земли, поэтому энергию где то нужно сохранять.
2. Эра водородных аккумуляторов.
В процессе развития космической отрасли ученые искали пути решения проблем малого жизненного цикла аккумуляторов на космических аппаратах. Кроме того большинство ранее изобретенных аккумуляторов обладали еще одним недостатком. Они были чувствительны к перезаряду и короткому замыканию. В 1970 году решение было найдено. Это были Никель-водородные аккумуляторы.
Данный аккумулятор имеет большую надежность и долговечность. Ячейки выдерживают более 20000 циклов разряда. На известном космическом телескопе "Хаббл" данные батареи проработали рекордные 19 лет до замены.
Для того чтобы узнать уровень заряда, не требуется ни каких сложных электронных устройств, он напрямую зависит от давления ячейки и измеряется обыкновенным манометром или датчиком давления. Чем ниже давление в ячейке, тем выше уровень разряда аккумулятора. Единственными недостатками данных аккумуляторов является высокая стоимость и использование сосудов сверхвысокого давления (которые выдерживают свыше 80 бар).
3. Атомная энергетика для дальних перелетов.
Удаленность от Солнца напрямую влияет на эффективность солнечных батарей. На планетах , которые расположены на краю солнечной системы космические аппараты вовсе перестанут работать. Для того чтобы они смогли функционировать в данных условиях были разработан радиоизотопный термоэлектрический генератор.
Этот генератор существенно отличаются от ядерных реакторов. Он гораздо компактнее и вместо энергии цепных реакций он использует естественный распад тяжелых радиоактивных элементов (таких, как плутоний 238). При распаде выделяется тепло, которое преобразуется в электроэнергию. Время работы в среднем составляет более 40 лет.
Именно благодаря этим источникам энергии поддерживается связь с автоматическими межпланетными станциями "Вояджер", которые за 41 год полета вышли за пределы солнечной системы.
На этом все, дорогие читатели. Подписывайтесь на мой канал или ставьте "палец вверх".
