stringtranslate.com

Развернуть солнечную батарею

Панели iRosa, сфотографированные во время облета SpaceX Crew-2
Вид с камеры с зумом на ферме P6, недавно развернутой панели iROSA.
ROSA удерживается роботизированным оружием на Международной космической станции

Roll Out Solar Array (ROSA) и ее увеличенная версия ISS Roll Out Solar Array (iROSA) представляют собой легкие и гибкие источники энергии для космических кораблей, спроектированные и разработанные Redwire . [1]

Этот новый тип солнечных батарей обеспечивает гораздо больше энергии, чем традиционные солнечные батареи, при гораздо меньшей массе. [2] Традиционные солнечные панели, используемые для питания спутников, громоздки: тяжелые панели складываются вместе с помощью механических петель. Учитывая, что полезная нагрузка в космосе ограничена по массе и объему, ROSA на 20 процентов легче (с массой 325 кг (717 фунтов)) [3] и на одну четверть меньше по объему жестких панельных массивов с такими же характеристиками. . [4]

ROSA — это гибкая и свертываемая солнечная батарея, которая работает так же, как измерительная лента разматывается на катушке. Новая конструкция солнечной батареи сворачивается в компактный цилиндр для запуска со значительно меньшей массой и объемом, что потенциально обеспечивает существенную экономию средств, а также увеличение мощности спутников. ROSA имеет центральное крыло, сделанное из гибкого материала, на котором закреплены цепочки фотоэлектрических элементов, вырабатывающих электричество. Обе стороны крыла имеют узкий рычаг, который проходит по всей длине крыла и обеспечивает поддержку массива, называемую композитной стрелой высокой деформации. Стрелы выглядят как разрезные трубы из жесткого композитного материала , сплющенные и свернутые вдоль. Для разворачивания массива не требуется никакого двигателя. Это достигается за счет потенциальной энергии, накопленной в стрелах, которая высвобождается при переходе каждой стрелы от витковой формы к прямому опорному рычагу. Солнечные крылья затем разворачиваются за счет энергии напряжения в свернутых стрелах, находящихся на двух концах конструкции.

Патент

Брайан Р. Спенс и Стивен Ф. Уайт были первыми, кто запатентовал идею выдвижной солнечной батареи 21 января 2010 года. [5] Они получили патент на эту работу 1 апреля 2014 года. [5]

История на МКС

Тестовая миссия РОСА

МКС выкатывает солнечные батареи, изготавливаемые на технологическом комплексе космической станции в КСК

НАСА тестировало технологию ROSA в вакуумных камерах на Земле на протяжении 2010-х годов и, удовлетворенное многообещающими результатами, приступило к испытаниям ее в космосе 18 июня 2017 года. ROSA была запущена на борту SpaceX CRS-11 3 июня. [3] В выходные, 17–18 июня 2017 г., инженеры на Земле дистанционно управляли роботом Canadarm2 Международной космической станции, чтобы извлечь эксперимент «Выкатывание солнечной батареи» (ROSA) с корабля снабжения SpaceX Dragon . После наблюдения механизм не планировалось возвращать на землю. Солнечная батарея развернулась 18 июня, расширившись за счет натяжных балок по обе стороны крыла шириной 1,6 метра. [6] НАСА приняло решение проводить непрерывные испытания в течение недели и наблюдать за их последствиями. Инженеры наблюдали за поведением солнечной батареи, когда она подвергалась резким перепадам температуры на орбите МКС. Вибрации и колебания также были механически введены для оценки реакции массива на структурные нагрузки. [7] После экспериментов наземные диспетчеры не смогли зафиксировать солнечную панель в походном положении. Поэтому 30 июня после 12-дневных испытаний солнечная батарея была сброшена с Международной космической станции. [8]

иРОСА 2Б/4Б

МКС-65 iROSA в руках роботизированной руки Canadarm2

В июне 2021 года две новые солнечные панели iROSA были установлены на ферменных мачтах P6 Международной космической станции . [9] Обе операции заняли по шесть часов каждая и были выполнены во время трех выходов в открытый космос астронавтами Шейном Кимбро и Томасом Песке . [10] [11] [12] [13] Новые массивы должны были дать станции в общей сложности 120 киловатт дополнительной увеличенной мощности во время дневной орбиты. [14] [ нужно обновить ]

иРОСА 3А/4А

3 декабря 2022 года члены экипажа 68-й экспедиции Джош Кассада и Фрэнк Рубио установили iROSA на массиве 3A на сегменте фермы S4 и подключили его к энергосистеме США. Выходцы в открытый космос открутили болты и установили кабели, и в 17:37 по Гринвичу массив был развернут и получил питание. В рамках предварительных задач они подготовили массив 4А на сегменте фермы P4 к следующему выходу в открытый космос, разобрали массив 1B на сегменте S6, ослабили крутящий момент на блоках электроники P4 и проложили кабели вдоль фермы для стыковки в точке завершение пятого выхода экспедиции в открытый космос. [15] Выход в открытый космос был задержан из-за того, что скафандр Кассады не включился. Были выполнены действия по устранению неполадок, и в скафандре Кассады было восстановлено питание, чтобы они могли продолжить выход в открытый космос. Ник Хейг был наземным связным для выхода в открытый космос. [16] [17] 22 декабря 2022 года, во время следующего выхода Кассады и Рубио в открытый космос, другая iROSA была установлена ​​поверх старой солнечной батареи 4А. [18]

иРОСА 1А/1Б

iROSA в багажнике Dragon, вид с верхней ступени Falcon 9

9 июня 2023 года астронавты НАСА Стив Боуэн и Уоррен Хобург вышли из шлюзовой камеры станции «Квест» и установили модернизированную систему iROSA на канале питания 1А ферменной секции S4 станции. Боуэн и Хобург сняли болты, развернули ролики и проложили кабели, прежде чем Хобург забрал солнечную батарею с помощью Canadarm2. Затем два астронавта установили его на солнечную батарею 1А на ферме S4. Массив был развернут в 16:32 UTC и, как сообщается, получил питание. [19] [20] 15 июня 2023 года, во время следующего выхода Боуэна и Хобурга в открытый космос, другая iROSA была установлена ​​поверх старой солнечной батареи 1B на секции фермы S6. [21] [22]

иРОСА 2А/3Б

Последний комплект iROSA, седьмой и восьмой, планируется отправить на МКС для дополнения силовых каналов 2А и 3В на сегментах фермы П4 и С6 в 2025 году. [23]

Приложения

Со временем фотоэлектрические элементы на существующих крыльях солнечных батарей МКС на интегрированной ферменной конструкции постепенно пришли в негодность, поскольку они были рассчитаны на 15-летний срок службы. Это особенно заметно на первых выпущенных массивах — фермах P6 и P4 в 2000 и 2006 годах.

Чтобы увеличить крылья, три пары увеличенных версий, известных как iROSA, были запущены в багажниках грузовой версии SpaceX Dragon 2 с начала июня 2021 года по начало июня 2023 года на борту SpaceX CRS-22 , CRS-26 и CRS-28 . [24] Четвертая пара будет запущена в 2025 году. [23] Эти массивы шириной в половину существующих крыльев предназначены для развертывания вдоль центральной части крыльев на расстоянии от половины до двух третей их длины, а их плоскости наклонены под углом 10° над плоскостью существующих крыльев солнечной батареи. [25] [14]

Работы по установке опорных кронштейнов iROSA на банки ферменной мачты P6, удерживающие крылья солнечных батарей, были начаты членами экипажа 64-й экспедиции в конце февраля 2021 года. [26] [14] После того, как в начале июня была доставлена ​​первая пара батарей, [ 12] выход в открытый космос 16 июня участников Шейна Кимбро и Томаса Песке из Экспедиции 65 с целью размещения одного массива iROSA на силовом канале 2B и мачте фермы P6 [27] был успешным, пока компьютер скафандра не вышел из строя и у iROSA не возникли технические проблемы. с развертыванием, в результате чего выход в открытый космос был прерван досрочно и продлился 7 часов 15 минут. [28] [29] Еще два выхода в открытый космос, 20 и 25 июня, продолжительностью от 6 часов 28 минут до 6 часов 45 минут, [29] видели, как Кимбро и Песке завершили развертывание первого iROSA, а также установку и развертывание второго iROSA на силовом канале 4В и мачте. [29] [9] [10] [13]

Вторая пара сборок iROSA была установлена ​​позже, причем одна из них была установлена ​​на ферме P4. Астронавты Акихико Хосиде и Марк Ванде Хей из 65-й экспедиции должны были провести предыдущую установку кронштейна 24 августа 2021 года. [30] [ требуется обновление ] Она была отложена на сентябрь после того, как Ванде Хей столкнулся с «незначительными медицинскими проблемами». [31] Его заменил Тома Песке. Выход в открытый космос начался 12 сентября 2021 года и продлился 6 часов 45 минут. [32] Вторая пара массивов была запущена на борту SpaceX CRS-26 26 ноября 2022 года. [24] 3 декабря 2022 года члены экипажа 68-й экспедиции Джош Кассада и Фрэнк Рубио начали выход в открытый космос, чтобы установить массивы в их последних местах, на канал питания и мачта 3A в сегменте S4, а канал питания и мачта 4A в сегменте P4. [33] [25] Они завершили установку 22 декабря. [18]

Третья пара массивов была запущена на борту SpaceX CRS - 28 5 июня 2023 года . канал мощности и мачта 1A находятся в сегменте S4, а канал мощности и мачта 1B - в сегменте S6. [19] [36] Они завершили установку 15 июня. Последнюю пару iROSA, седьмую и восьмую, планируется установить на силовых каналах 2А и 3В на сегментах фермы P4 и S6 в 2025 году. [23]

Спутник DART показывает, что его ROSA полностью развернута

Силовой и двигательный элемент Лунных ворот и миссия по испытанию двойного перенаправления астероидов (DART) использовали технологию ROSA для питания солнечной электрической силовой установки .

ROSA на DART позволила космическому кораблю пройти через космос и достичь системы астероидов Дидимос . Гибкие и сворачиваемые модульные крылья были легче, компактнее и жестче в пространстве и меньше, чем iROSA. Каждый массив медленно разворачивался и достигал длины 28 футов (8,53 м). DART был первым зондом, использовавшим новые массивы, что открыло путь к их использованию в будущих миссиях. Redwire доставил ROSA в APL в мае 2021 года и в течение нескольких недель тесно сотрудничал с командой APL, чтобы аккуратно установить их на космический корабль. Монтаж завершился 13 августа 2021 года. [37]

Эксперимент по трансформационной солнечной решетке на базе Roll Out Solar Array (ROSA) компании DART

Небольшая часть каждой солнечной батареи DART настроена для демонстрации технологии Transformational Solar Array , которая включает в себя очень высокоэффективные солнечные элементы SolAero с инвертированным метаморфическим многопереходом (IMM) и отражающие концентраторы , обеспечивающие в три раза больше энергии, чем нынешняя технология солнечных батарей. [38] [39]

Позднее эта технология ROSA была распространена на коммерческое применение, первым заказчиком стала компания Ovzon . Их спутником был Овзон-3 , построенный компанией Maxar Technologies , который был успешно запущен на ракете Falcon 9 3 января 2024 года на геостационарную переходную орбиту . [40] Позже солнечные батареи были развернуты 10 января 2024 года. [41]

Миссии

CRS-11

ЦРС-22

Тест перенаправления двойного астероида

ЦРС-26

ЦРС-28

Овзон-3

Смотрите также

Рекомендации

  1. ↑ Дебра Вернер (23 февраля 2021 г.). «Redwire приобретает развертываемые космические системы». Космические новости . Проверено 16 декабря 2021 г.
  2. ^ Рори Барретт, Дуглас Кэмпбелл (2006). «Разработка пассивно развертываемой солнечной батареи». Центр оборонной технической информации, 2006.
  3. ^ ab «Обзор миссии SpaceX CRS-11» (PDF) . НАСА . Проверено 3 июня 2017 г.
  4. ^ «Преобразование солнечного света в электричество: Deployable Space Systems Inc». Архивировано из оригинала 6 марта 2018 года . Проверено 1 декабря 2016 г.
  5. ^ ab «Направленно управляемая эластично развертываемая солнечная батарея». www.google/патенты . Проверено 1 апреля 2014 г.
  6. ↑ Кларк, Стивен (30 июня 2017 г.). «Прототип солнечной батареи выброшен за борт, когда капсула Dragon готовится к полету домой» . Космический полет сейчас . Проверено 8 февраля 2018 г.
  7. ↑ Мэтьюсон, Саманта (20 июня 2017 г.). «НАСА тестирует гибкую развертываемую солнечную батарею на космической станции». space.com . Проверено 20 июня 2017 г.
  8. ^ "Выброс РОЗА". space.com . 27 июня 2017 г. Проверено 27 июня 2017 г.
  9. ^ агентства ab , сотрудники Guardian и (21 июня 2021 г.). «Астронавты МКС совершили шестичасовой выход в открытый космос для установки солнечных батарей» . хранитель . Проверено 23 июня 2021 г.
  10. ^ аб Стрикленд, Эшли (20 июня 2021 г.). «Астронавты устанавливают новые солнечные панели во время 6-часового выхода в открытый космос на Международной космической станции». CNN . Тайм Уорнер . Проверено 2 июля 2021 г.
  11. ^ «Текущие и будущие операции и проблемы Международной космической станции». Программный офис МКС . НАСА. 15 октября 2020 г. Архивировано из оригинала (PDF) 4 мая 2021 г. . Проверено 2 июля 2021 г.
  12. ↑ Аб Кларк, Стивен (3 июня 2021 г.). «Грузовой корабль SpaceX отправляется с миссией по модернизации электросети космической станции» . Космический полет сейчас . Проверено 2 июля 2021 г.
  13. ↑ Аб Перлман, Роберт З. (25 июня 2021 г.). «Астронавты, выходящие в открытый космос, развертывают вторую новую солнечную батарею для космической станции». Space.com . Будущее США Inc. Проверено 26 июня 2021 г.
  14. ^ abc Гарсия, Марк (11 января 2021 г.). «Новые солнечные батареи для обеспечения исследований Международной космической станции НАСА». НАСА . Проверено 26 апреля 2021 г.Всеобщее достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  15. ^ Додсон, Жерель (3 ноября 2022 г.). «НАСА обеспечит освещение предварительного брифинга, выхода США в открытый космос». НАСА . Проверено 4 ноября 2022 г.
  16. ^ Гарсия, Марк. «Станция выхода в открытый космос для установки выкатной солнечной батареи». blogs.nasa.gov . Проверено 3 декабря 2022 г.
  17. ^ Гарсия, Марк. «Выходцы в открытый космос завершают установку новой солнечной батареи на станции». blogs.nasa.gov . Проверено 3 декабря 2022 г.
  18. ↑ Аб Перлман, Роберт З. (22 декабря 2022 г.). «Астронавты НАСА разворачивают четвертую развернутую солнечную батарею во время выхода в открытый космос за пределами космической станции» . Space.com . Проверено 23 декабря 2022 г.
  19. ^ Аб Гарсия, Марк (9 июня 2023 г.). «Астронавты НАСА начинают выход в открытый космос для установки солнечной батареи». blogs.nasa.gov . Проверено 10 июня 2023 г.
  20. ^ Гарсия, Марк (9 июня 2023 г.). «Выходцы в открытый космос НАСА завершают установку солнечной батареи». blogs.nasa.gov . Проверено 10 июня 2023 г.
  21. ↑ Кларк, Стивен (9 июня 2023 г.). «Астронавты устанавливают новую выкатную солнечную батарею возле Международной космической станции - космический полет сейчас». Космический полет сейчас . Проверено 10 июня 2023 г.
  22. ^ Гарсия, Марк (15 июня 2023 г.). «Астронавты начинают выход в открытый космос для установки развернутой солнечной батареи». blogs.nasa.gov . Проверено 15 июня 2023 г.
  23. ↑ abc Давенпорт, Джастин (15 июня 2023 г.). «В этом месяце МКС завершает первоначальную модернизацию iROSA двумя выходами в открытый космос». NASASpaceFlight.com . Проверено 18 июня 2023 г.
  24. ↑ Аб Кларк, Стивен (26 ноября 2022 г.). «SpaceX запускает грузовой корабль Dragon для доставки новых солнечных батарей на космическую станцию ​​– Spaceflight Now». Spaceflight Now — ведущий источник новостей о космосе в Интернете . Проверено 28 ноября 2022 г.
  25. ^ Аб Кларк, Стивен (3 декабря 2022 г.). «Астронавты устанавливают новую солнечную батарею возле Международной космической станции - космический полет сейчас». Spaceflight Now — ведущий источник новостей о космосе в Интернете . Проверено 4 декабря 2022 г.
  26. ^ "Информационная страница Экспедиции 64" . Spacefacts.de. 10 мая 2021 г. Проверено 17 июня 2021 г.
  27. ↑ Гарсия, Марк (16 июня 2021 г.). «Выход в открытый космос для установки первой новой солнечной батареи завершен». НАСА . Проверено 17 июня 2021 г.Всеобщее достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  28. ^ «Аппаратное обеспечение, трудности со скафандром остановили амбициозный выход в открытый космос на МКС» . Авиационная неделя . Информационные рынки. 17 июня 2021 г. Проверено 17 июня 2021 г.
  29. ^ abc "Информационная страница 65-й экспедиции" . Spacefacts.de. 17 июня 2021 г. Проверено 17 июня 2021 г.
  30. ^ «Предстоящие прямые трансляции НАСА» . НАСА. 23 августа 2021 г. Проверено 23 августа 2021 г.
  31. ↑ сотрудники Associated Press of New York (24 августа 2021 г.). «НАСА откладывает выход МКС в открытый космос из-за проблем со здоровьем астронавта» . Хранитель . ООО «Гардиан Ньюс энд Медиа» . Проверено 27 августа 2021 г.
  32. ↑ Харвуд, Уильям (12 сентября 2021 г.). «Выходцы в открытый космос проводят модернизацию мощности космической станции». Новости CBS . ВиакомСБС . Проверено 27 сентября 2021 г.
  33. ↑ Гарсия, Марсия (3 декабря 2022 г.). «Выходцы в открытый космос завершают установку новой солнечной батареи на станции». Блоги НАСА . Проверено 4 декабря 2022 г.
  34. ^ Бэйлор, Майкл. «Сокол 9 Блок 5 — SpX CRS-28». Следующий космический полет . Проверено 5 июня 2023 г.
  35. ^ https://www.spacex.com/launches/mission/?missionId=crs-28
  36. ^ Гарсия, Марк (9 июня 2023 г.). «Выходцы в открытый космос НАСА завершают установку солнечной батареи». blogs.nasa.gov . Проверено 10 июня 2023 г.
  37. ^ Талберт, Триша (11 августа 2021 г.). «DART обретает крылья благодаря инновационной технологии солнечных батарей и камере». НАСА . Проверено 13 августа 2021 г.
  38. ^ За кулисами: проверка технологии развернутых солнечных батарей (ROSA) DART , получено 13 августа 2021 г.
  39. ^ «DART проводит эксперимент с солнечными батареями под названием трансформационная солнечная батарея на выкатной панели солнечных батарей» . dart.jhuapl.edu . Проверено 13 августа 2021 г.
  40. ^ «Развертываемые солнечные батареи Redwire успешно развернуты на первом коммерческом спутнике GEO для миссии Maxar Ovzon 3» . www.businesswire.com . 10 января 2024 г. Проверено 11 января 2024 г.
  41. ^ Радуга, Джейсон (10 января 2024 г.). «Овзон-3 успешно развернул солнечные батареи на геостационарной орбите». Космические новости . Проверено 11 января 2024 г.
  1. ^ Тестовая миссия РОСА
  2. ^ 1-я миссия iROSA
  3. ^ 1-я гелиоцентрическая миссия ROSA и испытательная миссия Transformational Solar Array

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме развернутой солнечной батареи (ROSA) .