Rumfartøjets strømforsyningssystem ( energiforsyningssystem , SEP ) - et rumfartøjssystem, der leverer strøm til andre systemer, er et af de vigtigste systemer, i mange henseender bestemmer det rumfartøjets geometri, design, masse, aktivt liv. Fejlen i strømforsyningssystemet fører til svigt af hele apparatet.
Strømforsyningssystemet omfatter normalt: en primær og sekundær kilde til elektricitet, omformere, opladere og kontrolautomatisering.
Den nødvendige kraft til apparatets kraftværk vokser konstant, efterhånden som nye opgaver mestres. Så Jordens første kunstige satellit ( 1957 ) havde et kraftværk med en effekt på omkring 40 W , Molniya-1+ apparatet ( 1967 ) havde et kraftværk med en effekt på 460 W [1] , kommunikationssatellitten Yahsat 1B (2011) - 12 kW [2] .
I dag er det meste af udstyret ombord på udenlandsk fremstillede rumfartøjer drevet af en konstant spænding på 50 eller 100 volt. Hvis det er nødvendigt at forsyne forbrugeren med en vekselspænding eller en konstant ikke-standardværdi, anvendes statiske halvlederkonvertere.
Forskellige energigeneratorer bruges som primære kilder:
Sammensætningen af den primære kilde omfatter ikke kun den faktiske generator af elektricitet, men også de systemer, der betjener den, for eksempel solarray-orienteringssystemet .
Ofte kombinerer energikilder for eksempel et solcellebatteri med et kemisk batteri.
Til dato betragtes solpaneler som en af de mest pålidelige og veletablerede muligheder for at forsyne rumfartøjer med energi.
Solens strålingseffekt i Jordens kredsløb er 1367 W/m² . Dette giver dig mulighed for at få omkring 130 W pr. 1 m² af overfladen af solpaneler (med en effektivitet på 8 ... 13%). Solpaneler er placeret enten på den ydre overflade af apparatet eller på drop-down stive paneler. For at maksimere den energi, der afgives af batterier, bør vinkelret på deres overflade rettes mod Solen med en nøjagtighed på 10…15˚. I tilfælde af stive paneler opnås dette enten ved orienteringen af selve rumfartøjet eller ved et specialiseret autonomt elektromekanisk solarray-orienteringssystem , mens panelerne er bevægelige i forhold til apparatets krop. På nogle satellitter bruges ikke-orienterbare batterier, som placerer dem på overfladen, så den nødvendige strøm leveres på enhver position af enheden.
Solpaneler nedbrydes over tid på grund af følgende faktorer:
Der er en række foranstaltninger til at beskytte batterier mod disse fænomener. Tiden for effektiv drift af solbatterier er flere år; dette er en af de begrænsende faktorer, der bestemmer tidspunktet for aktiv eksistens af et rumfartøj.
Når batterierne er skyggede som følge af manøvrer eller ind i skyggen af planeten, stopper genereringen af energi fra fotoelektriske omformere, så strømforsyningssystemet suppleres med kemiske batterier (buffer kemiske batterier).
De mest almindelige inden for rumteknologi er nikkel-cadmium-batterier , da de giver det største antal opladnings-afladningscyklusser og har den bedste overopladningsmodstand. Disse faktorer kommer i forgrunden, når enhedens levetid er mere end et år. En anden vigtig egenskab ved et kemisk batteri er den specifikke energi, som bestemmer batteriets vægt og størrelse. En anden vigtig egenskab er pålidelighed , da redundans af kemiske batterier er yderst uønsket på grund af deres høje masse. Batterier, der bruges i rumteknologi, er som regel hermetisk forseglede; tæthed opnås normalt med cermet tætninger . Batterier har også følgende krav:
Ud over hovedfunktionen kan batteriet spille rollen som en spændingsregulator i det indbyggede netværk, da dets spænding i driftstemperaturområdet ændres lidt, når belastningsstrømmen ændres.
Denne type strømkilde blev første gang brugt på Gemini - rumfartøjet i 1966. Brændselsceller har høje vægt- og størrelsesegenskaber og effekttæthed sammenlignet med et par solcellebatterier og et kemisk batteri, er modstandsdygtige over for overbelastning, har en stabil spænding og er lydløse. De kræver dog en tilførsel af brændstof, derfor bruges de på køretøjer med et ophold i rummet fra flere dage til 1-2 måneder.
For det meste bruges brint-ilt-brændselsceller, da brint giver den højeste brændværdi , og derudover kan vandet, der dannes som følge af reaktionen, bruges i bemandede rumfartøjer. For at sikre normal drift af brændselsceller er det nødvendigt at sikre fjernelse af vand og varme dannet som følge af reaktionen. En anden begrænsende faktor er de relativt høje omkostninger ved flydende brint og oxygen , kompleksiteten af deres opbevaring.
Radioisotopenergikilder bruges hovedsageligt i følgende tilfælde:
Det inkluderer enheder til styring af driften af kraftværket samt overvågning af dets parametre. Typiske opgaver er: opretholdelse inden for de specificerede områder af systemparametre: spænding , temperatur , tryk , skift af driftstilstande, for eksempel skift til en backup-strømkilde; fejlgenkendelse, nødbeskyttelse af strømforsyninger, især ved strøm ; udsendelse af information om tilstanden af systemet til telemetri og til kosmonauternes konsol.
I nogle tilfælde er det muligt at skifte fra automatisk til manuel kontrol enten fra kosmonauternes konsol eller ved kommandoer fra kontrolcentret på jorden.