در این مقاله مقایسه کاملی از سیستم های تولید برق فتوولتائیک در ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) و ایستگاه فضایی چین (CSS) ارائه شده است. پارامترهای کلیدی از جمله مشخصات آرایه فتوولتائیک ، خروجی سیستم قدرت ، تنظیمات ساختاری ، فن آوری های سلولی ، ذخیره انرژی و قابلیت منبع تغذیه برای برجسته کردن ویژگی های فناوری و تفاوت های عملیاتی بین دو ایستگاه فضایی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

قدرت آرایه ، ولتاژ و جریان آرایه Photovoltaic

1.1 ایستگاه فضایی بین المللی (ISS)

ISS دارای چهار بال آرایه خورشیدی بزرگ است که هر بال در ابتدا قادر به تولید بیش از 30 کیلو وات است ، در نتیجه تولید کل اسمی 124 کیلو وات (به طور معمول در حدود 80 کیلو وات در شرایط استاندارد کار می کند)¹بشر این آرایه ها با ولتاژ DC تقریباً 160 ولت کار می کنند ، که از طریق واحدهای مبدل DC-} DC (DDCU) برای ایستگاه {4} توزیع گسترده به 124 ولت کاهش می یابد.¹بشر سطح فعلی با تقاضای برق متفاوت است ، اما جریان اوج در هر آرایه می تواند از 187 A فراتر رود (از 30 کیلو وات / 160 ولت محاسبه می شود).

منبع تصویر: Sohu News. "آیا ایستگاه فضایی بین المللی دارای نیروگاه یا تجهیزات تولید-} دیگر است؟"

https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

در سال 2021 ، ناسا با رول جدید-} آرایه های خورشیدی (ROSA) به روزرسانی کرد و ظرفیت کل قدرت را به 215 کیلو وات افزایش داد²بشر این آرایه های به روز شده سازگاری با سیستم توزیع 124 ولت موجود را در عین حال بهبود کارآیی در طول زاویه های خورشید پایین حفظ می کنند².

منبع تصویر: دفتر مهندسی فضا در چین. "ناسا برای به روزرسانی آرایه های خورشیدی ایستگاه فضایی بین المللی."

https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

پانل های خورشیدی اصلی ISS احتمالاً از چندین تولید کننده تهیه شده است. به عنوان مثال Tecstar در گذشته پانل های خورشیدی را برای برنامه ماژول کنترل موقت ISS (ISS) ارائه داد³بشر اجزای آرایه روزا به روز شده از Spectrolab تهیه می شوند⁴.

ایستگاه فضایی 1.2chinese (CSS)

CSS شامل شش گروه از بال های خورشیدی با قدرت طراحی ترکیبی بیش از 100 کیلو وات است⁵بشر هر بال خورشیدی با ولتاژ DC بهینه شده برای سیستم مدیریت انرژی ایستگاه (مقادیر خاصی که به طور عمومی فاش نمی شود) عمل می کند. CSS با داشتن مساحت کل 138 متر مربع در بزرگترین چهار بال خود (هر کدام 4m 27 متر) ، CSS از طریق فناوری پیشرفته سلول به چگالی قدرت بالا می رسد⁵بشر رتبه بندی های فعلی متناسب با تولید برق است ، با تخمین های بیش از 800 A در ولتاژ اصلی اتوبوس (حاصل از فرض 100 کیلو وات / 125 ولت).

منبع تصویر: Netease News. "طراحی منسوخ؟ ایستگاه فضایی چین" سبک وزن "با فاصله 300 تنی؟" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

با توجه به تولید کنندگان مؤلفه های فتوولتائیک CSS ، در حالی که جزئیات خاص به طور گسترده تبلیغ نمی شود ، چین چندین تولید کننده پیشرو در پنل خورشیدی داخلی دارد. به عنوان مثال ، شرکت هایی مانند Solarspace ، یک تولید کننده پنل خورشیدی Tier-1 چینی که در سال 2011 تأسیس شده است ، به طور بالقوه می توانند درگیر شوند. در اواخر سال 2023 ، ظرفیت های تولیدی به 60 گیگاباات سلول و 7.2 گیگاوات ماژول ها با پایه هایی در کامبوج ، لائوس و چین رسیده بود.⁶بشر کاندیدای احتمالی دیگر Xpower Solar Energy Co. ، Ltd ، یک ارائه دهنده انرژی پاک که در ماژول های PV عملکرد بالا- با ظرفیت تولید جهانی 1 ماژول GW و دو کارخانه تولید در چین تخصص دارد.⁷.

2. تنظیمات ساختاری: حالت های مستقر و مستقر

2.1iss

پیکربندی Stowed: آرایه های خورشیدی اصلی برای راه اندازی در بخش های جمع و جور قرار گرفتند ، در حالی که آرایه های جدید ROSA در قوطی های استوانه ای ذخیره می شوند (طول 1 متر × 6 متر طول)².

پیکربندی مستقر: هر بال آرایه 73 متر (240 فوت) با مساحت کل 2500 متر مربع (27000 فوت مربع) فاصله دارد⁸بشر هشت آرایه در بخش مداری ایالات متحده توزیع شده است که برای ردیابی خورشید بر روی گیمبال های چرخان نصب شده است¹.
 

توزیع: چهار جفت آرایه از ساختار خرپا ایستگاه امتداد دارند ، با ماژول های روسی (Zvezda ، Zarya) که دارای آرایه های کمکی کوچکتر هستند (آرایه های زاریا در حال حاضر جمع شده اند)¹.

منبع تصویر: ناسا. "آرایه های خورشیدی در ایستگاه فضایی بین المللی."

https://www.nasa.gov/image {2} ARTICLE/SOLAR {3 {3 {4 }International {5} space {6} station-2/

2.2css

پیکربندی Stowed: بالهای خورشیدی در مرحله چند - ، آکاردئون {1} مانند ساختار مانند برای قرار دادن در قسمت های پرتاب ، استفاده می شود و از مواد کامپوزیتی سبک برای ذخیره سازی جمع و جور استفاده می شود.

پیکربندی مستقر: هر بال به 27m × 4m اعزام می شود ، با یک سیستم مفصل چند بعدی-}} intive امکان چرخش 180 درجه برای ردیابی بهینه خورشید⁵بشر شش بال توزیع می شود: Tianhe ، Mengtian و Wentian هر کدام یک جفت دارند⁵.

توزیع: قرارگیری متقارن سایه بین ماژول ها را به حداقل می رساند ، با بال هایی که عمود بر محور طولی ایستگاه گسترش می یابد.

3. فن آوری های سلولی فوتوولتائیک

3.1iss

آرایه های اصلی (1998) از سلولهای خورشیدی مبتنی بر سیلیکون- با راندمان تبدیل 14 ٪ استفاده کنید⁵.

آرایه های Rosa به روز شده ، سلولهای اتصال Triple-} (احتمالاً GAAS {1} مبتنی بر) را برای بهبود کارآیی ترکیب می کنند ، اگرچه مواد خاص ناشناخته هستند².

3.2css

Employs triple-junction gallium arsenide (GaAs) cells with >30 ٪ راندمان تبدیل^5,9.

این سلولها از لایه های گالیم گالیم گالیم (INGAP) ، گالیم آرسنید (GAAS) و ژرمانیوم (GE) استفاده می کنند تا طیف های چند نور را ضبط کنند ، برای شرایط مدار زمین کم {0} بسیار مهم هستند.

منبع تصویر: Netease News. "طراحی منسوخ؟ ایستگاه فضایی چین" سبک وزن "با فاصله 300 تنی؟" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4. سیستم های ذخیره سازی بیتری

4.1iss

باتری اصلی یک باتری هیدرید فلزی نیکل - (Ni- H₂) بود که شامل 48 ماژول باتری مستقل (ORU) بود ، با کل انرژی در دسترس 96KWH برای کل سیستم ذخیره انرژی. در سال 2017 ، آن را به یک باتری یونی لیتیوم- ارتقا داد ، با هر نیکل- باتری هیدرید فلزی oru جایگزین یک باتری یونی لیتیوم -} ، ظرفیت و انرژی را دو برابر می کند. کل انرژی موجود کل سیستم ذخیره انرژی ISS به تقریباً 192 کیلووات ساعت افزایش یافته است¹⁰.

این باتری ها 60 ٪ از قدرت تولید شده در دوره های نور روز برای پشتیبانی از عملیات در طول سایه زمین (35 دقیقه در هر مدار) ذخیره می کنند⁸.

باتری های هیدروژن Nickel-} در ISS از چندین تأمین کننده تهیه شد. همانطور که ISS به سمت باتری های یونی لیتیوم پیشرفته تر حرکت می کند ، شرکت گروه شرکت GS Yuasa ، GS Yuasa Technology Ltd. (GYT) ، از سال 2012 سلولهای یونی Lithium {4} را تولید می کند.¹¹.

4.2css

هر ماژول از ایستگاه فضایی چین (ماژول Tianhe ، ماژول Wentian و Mengtian Module) دارای بال های فتوولتائیک و سیستم های ذخیره انرژی مستقل است. سیستم ها از باتری های یونی لیتیوم- استفاده می کنند. ماژول Tianhe Core مجهز به شش مجموعه باتری های یونی لیتیوم- ، ماژول آزمایشگاهی ونتیان با چهار مجموعه و ماژول آزمایشگاهی Mengtian با چهار مجموعه است. این مقام ظرفیت باتری خاص را فاش نکرده است. با این حال ، طبق گزارش های عمومی و گمانه زنی های متخصص ، انتظار می رود ظرفیت هر گروه باتری در سطح 100-200 AH باشد و کل انرژی موجود کل سیستم ایستگاه فضایی بیش از 100 کیلووات ساعت تخمین زده می شود¹².

برای CSS ، تولید کنندگان احتمالی باتری های یونی لیتیوم - شامل CATL (شرکت معاصر Amperex Technology ، محدود) ، یک رهبر جهانی در تولید باتری یونی لیتیوم-} و قدرت پرواز فضا که در تولید انواع مختلف باتری ها تجربه دارد^5,13.

5. قابلیت تأمین انرژی

5.1iss

حداکثر بار 124 کیلو وات (قابل ارتقاء به 215 کیلو وات) ، پشتیبانی از زندگی ، سیستم های ارتباطی و بیش از 50 آزمایش علمی را پشتیبانی می کند².

5.2css

روزانه 1000 کیلووات ساعت تولید می کند ، برای ده ها کابینت آزمایش و نیازهای خدمه کافی است⁵.

ظرفیت 100+ kW امکان گسترش آینده را فراهم می کند ، از جمله ماژول های اضافی و ابزارهای علمی قدرت بالا {1}.

سیستم های فتوولتائیک ISS و CSS منعکس کننده دوره های طراحی مربوطه و الزامات عملیاتی هستند. ISS با منطقه آرایه بزرگتر و به روزرسانی های افزایشی ، سازگاری میراث را در اولویت قرار می دهد ، در حالی که CSS سلولهای GAAS پیشرفته و طراحی مدولار را برای راندمان بالاتر اعمال می کند. هر دو سیستم راه حل های قوی برای حفظ حضور انسان در مدار زمین کم- را نشان می دهند.

منابع:

1.Sohu News. "آیا ایستگاه فضایی بین المللی دارای نیروگاه یا تجهیزات تولیدی دیگر - است؟" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2.China دفتر مهندسی فضا. "ناسا برای به روزرسانی آرایه های خورشیدی ایستگاه فضایی بین المللی." https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3. به صورت روزانه. "کشتی های Tecstar Panels Solar." https://www.spacedaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4- "بوئینگ برای تهیه شش آرایه خورشیدی دیگر برای ایستگاه فضایی بین المللی." https://boeing.mediaroom.com/news {4 }Releases {5} statements؟item {6}

5.Wang Yanan (دانش هوافضا). "ایستگاه فضایی چین" بانک ": 1 میلیون یوان در هر متر مربع ، روزانه 1000 کیلووات ساعت تولید می کند." http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/؟upstream_biz {9 }Doubao

6.A1SolarStore. "Solarspace Solar Panels Review 2025: در - نگاه عمق." https://a1solarstore.com/blog/solarspace {8 }Solar {9 {10 {10 }Review {112 {12 }DepTh {13} look {14 }A1-SolarStore.html

7.xpower خورشیدی. "پیشرو ماژول های PV Solar PV|درباره XPower." https://www.xpowersolar.com/about/

8.Nasa. "آرایه های خورشیدی در ایستگاه فضایی بین المللی." https://www.nasa.gov/image {5 5} ARTICLE/SOLAR {6} ARRays {7} international {8} space {9} station-2/

9. Netease News. "طراحی منسوخ؟ ایستگاه فضایی چین" سبک وزن "با فاصله 300 تنی؟" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10.Eugene Schwanbeck ؛ پنی دالتون. "ایستگاه فضایی بین المللی لیتیوم -} باتری های یونی برای سیستم انرژی الکتریکی اولیه."

11.GS YUASA. "سلولهای یونی GS Yuasa-}} برای چهارمین بار به ایستگاه فضایی بین المللی تحویل داده می شود." https://www.gs.

12. برنامه فضایی شینا. "سیستم انرژی ایستگاه فضایی چین."

13.solarfeeds. "Faceflight Power 65 AH ، 100 AH ، 150 AH ، 250 AH LEAD ACID (AGM) ظرفیت باتری ، قیمت ها ، بررسی ها." https://www.solarfeeds.com/battery/long {9} life {10} battery {11 }Series/