İnsanlık kozmostaya daha fazla itiyor olduğu gibi, uzun süredir güvenilir ve sürdürülebilir güç kaynaklarına ihtiyaç duyar.Bu uydular iletişimde önemli roller oynar, navigasyon ve bilimsel araştırmalar, çoğu zaman Sun'un gelişinden çok uzakta çalışır.
Deep Space Uydularının Benzersiz Güç Talepleri
Derin uzay uyduları, düşük Dünya yörüngesindeki mevkidaşlarından temel olarak farklı bir rejimde çalışır, ancak Dünya'daki tipik bir iletişim uydusu, yılın en yüksek güneş ışığına güvenebilir, güneş ışığının ötesindeki antika mühendisleri ile birlikte, güneş ışınlarından uzak durmaya zorlanır.
Sıcaklık ortamı eşit derecede cezalandırılıyor. Bileşenler aşağıdan sıcaklık sallıyor - 200 °C gölgede +100°C'ye maruz kaldığı zaman, uzayın eğimli yönüne bağlı olarak, Galaktik ışınlar ve güneş parçacık olaylarının tasarımı uzayını tanımlayabildiği gibi, elektronik devreler ve batarya kimyası zamanla başlatılıyor.
Mevcut AnasayfaÇalışlar: Radioisotope Termoelektrik Jeneratörleri (RTG)
İç güneş sisteminin ötesinde girişim yapan görevler için, kanıtlanmış işhorları, radyoisotope termoelektrik jeneratörü (RTG) RTG'ler, plutonium-238'in doğal radyoaktif çürümesi ile ısıtılır -solid-state cihazlarının hareketsiz parçalarla bozulmasına sebep olur.Bu basitlik RTG'ye olağanüstü güvenilirlik verir; 1977 yılında başlatılan ikiz Voyager uzay aracı, 45 yıldan fazla süre sonra RTG'leri kullanmaya devam eder.
Cassini Satürn'e görevi, Yeni Ufuklar Pluto'nun uçup, Curiosity ve Peracance Mars'ın hepsi RTG'lere bağlı. Ancak, RTG'ler, onlarca yıllık bir boşluktan sonra yeniden inşa edilen ısı protokollerinin çoğu boşanır.
Gelişmiş RTG Kavramları
Araştırma çabaları termoelektrik dönüşümünin verimliliğini geliştirmeye odaklanmıştır. [FONTD) [FONTG], yüksek çözünürlükte kullanılan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bir şekilde otomatik olarak üretilen bir motora sahip olan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bir şekilde otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak sağlanmış motorlara dönüşecektir.
Güneş Enerjisinin Dış Güneş Sistemindeki Rolü
Güneş panelleri Satürn ve ötesinde görevler için pratik olsa da, bazı derin uzay uygulamaları için hala uygulanabilir olabilirler. Juno uzay aracı Jüpiter'in üç büyük güneş serisini kullanıyor, her 8.9 metre uzunluğunda, 2020'lerde yaklaşık 500 watt üretmek için, Juno nispeten iyi bir enerji radyasyon ortamında çalışır ve bu da dizileri korumak için yüksek verimli bir yörüngeye sahip olacaktır. Benzer şekilde, 5 tane Europa Clipper) misyonunu ortaya çıkarmak için belirlenen, 2020'lerde başlamak için büyük güneş dizilerini taşıyacaktır.
Uzak yerlerde -Saturn, Uranus, Neptün -solar flux geleneksel fotovoltaik dönüşüm için çok zayıftır[Döneticileri yüksek verimlilikli hücrelerle birlikte (şimdiye kadar% 40 verimlilik yoğun ışık altında) ve hafif, kullanılabilir dizi yapıları sınır dışı edebilir. Başka bir konsept her iki tahrikli güç için de güneşe güvenen bir şekilde tasarlanmıştır.
Uzay için Nükleer Reaktör Teknolojileri
On ila yüzlerce kilovatta sürekli güç gerektiren görevler için - derin uzay iletişim röleleri, Ay veya Mars'ta yüzey habitatları veya nükleer motorlu tahrikler için -radioisotootootoskop sistemleri yetersizdir. Küçük nükleer fission reaktörler, en az 10 yıl boyunca inşa edilen 1 tane daha hızlı uçuş testlerinde kullanılmak üzere tasarlanmış bir çözüm sunar.
İlk olarak, reaktörün fırlatılması ve sadece yoğun termal çevreye dayanabilecek yüksek sıcaklık malzemeleri ile kompakt ve hafif olması gerekir.İkinci olarak, reaktör atık ısısı ve radyatör ölçekleri gibi yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek sıcaklık malzemelerinin değerlendirilmesi gerekir.DDDüzücüküresel hava durumu için ayrı olarak çalışır.
Fission vs. Radioisotope: Hangisini ne zaman kullanın?
RTG'ler ve fission reaktörler arasındaki seçim, bir reaktörün yaklaşık 10 kW'a bağlı olarak, RTG'lerin eşdeğer sayıdaki gelirinin yaklaşık 1.500 kg olduğu, ancak bir RTG'nin aynı gücü sağlamadığı kanıtlanabilir.Fission reaktörler yaklaşık 40 kg'ın üzerinde cazip hale gelir - ve yakıt kullanılabilirliği sınırlı sayıdaki faktöre dönüşür.
Gelişmiş Enerji Depolama ve Güç Yönetimi
Hiçbir güç nesli sistemi tüm operasyonel aşamalar için mükemmel değildir. Enerji depolama köprüleri en yüksek talep ve ortalama nesil arasında boşluklar oluşturur. Derin alanda, bataryalar aşırı sıcaklıklarda çalışır ve binlerce şarj döngüsünden tasarruf etmelidir. ”ŞUD:0)Lithium-ion aküler) Daha yüksek bir yaşam ve enerji yoğunluğu için uygun hale gelir; ancak çok uzun görevler için yüksek patlamalar veya takvimler için yüksek atışlar için kullanılabilir.
Elektrokimyasal depolamanın ötesinde, 03.FUIP enerji depolama[DÜT:1) uzay uygulamaları için önerilen bir sinek kutusu, bir jeneratörün şarj edilmesinde mekanik karmaşık enerji, daha sonra ortaya çıkan bir konsept, havadan çok yüksek rotasyonel hızlar ve effici maliyetlerden yoksundur.[Dönetici kontrol için bir tepki olarak hizmet edebilir, iki işlev bir cihazda bir cihazda depolanabilir.
Güç yönetimi elektronikleri radyasyona dayanıklı ve verimli olmalıdır. ModernurFLT:0)maximum güç noktası izleme (MPPT)) Kontroller, güneş jeneratörü veya RTG'lerden optimize eder, ancak çok sayıda paralel dönüştürücüler ve çapraz-DC dönüştürücüler (% 10'u aşan dağıtım hatları standart bir uygulamadır.
Uydular için Kablosuz Güç İletim
Sürdürülebilir derin uzay gücü için daha futuristik kavramlardan biri kablosuz güç transferidir. Güçlü bir yörünge istasyonu veya güneş destekli uydu, mikrodalga veya lazer kullanan bir başka uzay aracına enerjiyi bir alıcıya sokabilir. avantaj, merkezi bir güç kaynağının kendi jeneratörünü taşımak için her birine ihtiyacı azaltabileceğidir. Örneğin, derin bir uzay iletişim röleleri bir takımdan güç katabilir, Lagrange noktası kullanarak, röleleri hafif ve ucuza mal olabilir.
Kablosuz güç iletimi, birkaç kilometrenin üzerinde Dünya üzerinde ve uzay-üstü deneylerde gösterilmiştir. Derin uzayda zorluklar çok büyüktür: kiriş, milyonlarca kilometreden fazla, elektrikten gelen dönüşüm verimliliğinin elektrikten mikrodalgaya ve elektrike geri dönüştürülmesi genellikle 30-50'ye kadar, ve alanlı bir dizi, özellikle de yüzeysel güneş sisteminde görev için, özellikle de elektrik alanında aktif bir araştırma alanı yakalamanız gerekir.
Power System Design'te Sürdürülebilirlik ve Reddancy
Derin uzay gücündeki sürdürülebilirlik sadece yakıt kaynağına atıfta bulunmuyor; aynı zamanda sistemin ömrünü de kapsıyor, insan müdahalesi olmadan çalışma yeteneği ve bozulmaya karşı direnişi. Mühendisler birden fazla reddans stratejilerini kullanıyor: dual RTGs, birden fazla batarya dizeleri ve birden fazla güç dönüştürücüleri, herhangi bir bileşeninin kaybının orijinal tasarımın ötesine geçmemesini sağlıyor.
Radyasyon sertleşmesi başka bir kritik yöndür. Güneş panelleri, bataryalar ve elektronikler, partikül radyasyonuna tolerans için koruyucu veya seçilir. Bazı görevler için buz devlerine (Uranus, Neptün) veya Kuiper Kemeri olarak, uzay aracı da büyük bir yardımcı olursa etrafta yoğun radyasyon kemerlerini hayattamalıdır. Shielding toplu ekliyor, bu yüzden tasarımcılar genellikle kalkan ve bileşen seçimi arasında ticaret yapar. Bazı görevler, Juno görevi ana bilgisayarla yaptığı gibi.
Son olarak, sürdürülebilirlik, herhangi bir potansiyel ekstrakterrizik vücut üzerindeki çevresel etkisini azaltmaktadır. Nükleer güç kaynakları [Uygun Uzayda Bir Kazada Bir Kazada Bir Kazada Bir Kazada Bir Kazada İnmek İçin Alternatif Enerjiler”, bu radyoaktif materyallerin dağılmamasını sağlamak.
Path Forward: Hybrid Systems ve Future Concepts
Her teknolojinin güçlü ve zayıf yönleri göz önüne alındığında, uzay gücünün geleceği, birden fazla kaynağı birleştiren hibrit sistemlerde yatıyor. A Uydu, temel yük gücü için birincil bir nükleer reaktöre güvenebilir, uzay aracının iç güneş sistemi ve yüksek güç darbeleri sağlamak için yüksek çözünürlükte bir araya gelebilir.
Diğer gelişmiş dönüşüm teknolojileri ufuktadır.ETHFLT:0)Alkali-metal termoelektrik dönüştürücüler (AMTECs)) ısıyı doğrudan hareket eden parçalar ve teorik efficizliklerle elektrikle dönüştürür; yüksek sıcaklıklarda çalışırlar (800-1000°C) ve bu arada, nanootopler veya reaktör ısısı ile yakıtlanabilirler.
Uzun vadede, 0:0)in-situ kaynakları kullanımı[Dönetici: 1) Ay, Mars veya asteroidler, güç üretimi için yakıt sağlayabilir: Helium-3'ü potansiyel füzyon reaktörleri (çok uzun bir atış) için çıkarmak veya yerel silikon ve galyumdan güneş dizilerini oluşturmak için dramatik bir şekilde azaltacaktır.Bu yaklaşımlar Dünya'dan başlatılmalı ve gerçekten sürdürülebilir derin bir uzay altyapısına olanak sağlayabilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Uzun süredir derin uzay uyduları için sürdürülebilir enerji çözümleri geliştirmek, her teknoloji, Sun'dan uzaklara, gerekli güç seviyesine, misyonun süresine ve risk toleransına bağlı olarak, her bir görevin nasıl devam edeceğine dair çok yönlü bir mühendislik meydan okumasıdır.