Российские инженеры из МФТИ создали аккумуляторную батарею для пилотируемого транспортного корабля «Орел», который будет доставлять космонавтов на Луну и будущую Российскую орбитальную станцию (РОС). Накопитель весит меньше аналогов, что важно для перспективного корабля. Кроме того, батарея по удельной емкости на 10% эффективнее зарубежного аналога компании SpaceX.
Разработкой занимались специалисты Института электродвижения Московского физико-технического института (МФТИ) по контракту с ракетно-космической корпорацией (РКК) «Энергия». Аккумуляторная батарея — сверхлегкого класса, при емкости 4930 Ватт-часов ее вес — 30 кг. Для сравнения, аналоги, идентичные по мощности и конструкции, обычно весят около 43 кг.
Внутри накопителя — 48 параллельно соединенных литий-ионных аккумуляторных элементов с высокой удельной энергией. Они устойчивы к внешнему воздействию, в том числе вакууму и перепадам температур — типичным явлениям космического полета. Кроме аккумуляторов внутри есть блок электроники. Внешний корпус защищает батарею от механических нагрузок.
Отмечается, что снижение массы батареи не повлияло на ее прочность и энергоэффективность, но позволило сделать космический корабль «Орел» немного легче. Накопитель энергии рассчитан как минимум на четыре космических полета, при условии, что после каждого из них батарея будет заряжена.
Инженеры отмечают, что по соотношению емкости к массе, аккумуляторы от МФТИ на 10% эффективнее, чем аналоги от компании SpaceX Илона Маска, установленные на космических кораблях Crew Dragon и Cargo Dragon второго поколения. В будущем специалисты собираются увеличить показатель превосходства по удельной энергии до 30% по сравнению с зарубежными разработками. Удельная энергия измеряется в Ватт-часах на килограмм. Так, у российской батареи этот показатель составит 164 Ватт-часов на килограмм.
Специалисты уже создали прототип батареи. В ходе проектирования использовалась технология компьютерного моделирования, при которой разрабатывается «цифровой двойник» прибора. Это позволило в разы сократить сроки производства и стоимость испытаний в лаборатории. До конца года планируется завершить цикл наземной отработки, после чего прототип будет передан заказчику для проведения комплексных испытаний в составе макета пилотируемого транспортного корабля (ПТК) «Орел».
«Орел» придет на смену пилотируемым кораблям серии «Союз». Он сможет доставлять экипажи и грузы на околоземную орбиту, в том числе на перспективную Российскую орбитальную станцию. Корабль также планируется использовать для будущих пилотируемых полетов на Луну. По данным РКК «Энергия», «Орел» сможет оставаться пристыкованным к станции на околоземной орбите около года, а на окололунной орбите — примерно 180 суток. В автономном полете версия для околоземной орбиты может пробыть до 30 суток, а модификация для полетов на Луну — до 10 суток.