Отчет №1
Система энергоснабжения космического аппарата (система энергопитания, СЭП)— система космического аппарата обеспечивающая электропитание других систем, является одной из важнейших систем, во многом именно она определяет геометрию космических аппаратов, конструкцию, массу, срок активного существования. Выход из строя системы энергоснабжения ведёт к отказу всего аппарата.В состав системы энергопитания обычно входят: первичный и вторичный источник электроэнергии, преобразующие, зарядные устройства и автоматика управления.
Спутник связи Молния-1. Хорошо видны 6 панелей солнечных батарей, жёстко закреплённых на корпусе. Для максимизации мощности такой установки необходима постоянная ориентация корпуса аппарата на Солнце, что потребовало разработки оригинальной системы управления ориентацией
2.Параметры системы
Требуемая мощность энергетической установки аппарата непрерывно растёт по мере освоения новых задач. Так первый искусственный спутник Земли (1957 год) обладал энергоустановкой мощностью порядка 40 Вт, аппарат Молния-1+ (1967 год) обладал установкой мощностью 460 Вт[1], спутник связи Яхсат 1Б (2011 год) — 12 кВт[2].Сегодня большинство бортовой аппаратуры космических аппаратов иностранного производства питается постоянным напряжением 28 или 12 вольт. При необходимости обеспечения потребителя переменным напряжением или постоянным нестандартной величины используются статические полупроводниковые преобразователи
3.Первичные источники энергии
В качестве первичных источников используются различные генераторы энергии:
солнечные батареи;
химические источники тока, в частности:
аккумуляторы,
гальванические элементы,
топливные элементы;
радиоизотопные источники энергии;
ядерные реакторы.
В состав первичного источника входит не только собственно генератор электроэнергии, но и обслуживающие его системы, например система ориентации солнечных батарей.
Часто источники энергии комбинируют, например, солнечную батарею с химическим аккумулятором.
3.1.Аккумуляторные батареи
Самыми распространёнными в космической технике являются никель-кадмиевые аккумуляторы, так как они обеспечивают наибольшее количество циклов заряд-разряд и имеют лучшую стойкость к перезаряду. Эти факторы выходят на первый план при сроках службы аппарата более года. Другой важной характеристикой химического аккумулятора является удельная энергия, определяющая массо-габаритные характеристики батареи. Ещё одна важная характеристика — это надёжность, так как резервирование химических аккумуляторов крайне нежелательно из-за их высокой массы. Используемые в космической технике аккумуляторы, как правило, имеют герметичное исполнение; герметичность обычно достигается с помощью металло-керамических уплотнений. К батареям также предъявляются следующие требования:
высокие удельные массогабаритные характеристики;
высокие электрические характеристики;
широкий диапазон рабочих температур;
возможность зарядки низкими токами;
низкие токи саморазряда.
Помимо основной функции аккумуляторная батарея может играть роль стабилизатора напряжения бортовой сети, так как в рабочем диапазоне температур её напряжение меняется мало при изменении тока нагрузки.
3.2Топливные элементы
Впервые этот тип источника энергии был использован на космическом аппарате Джемини в 1956 году. Топливные элементы имеют высокие показатели по массо-габаритным характеристиками и удельной мощности по сравнению с парой солнечные батареи и химический аккумулятор, устойчивы к перегрузкам, имеют стабильное напряжение, бесшумны. Однако они требуют запаса топлива, потому применяются на аппаратах со сроком нахождения в космосе от нескольких дней до 1—2 месяцев.
Используются в основном водород-кислородные топливные элементы, так как водород обеспечивает наивысшую калорийность, и, кроме того, образовавшаяся в результате реакции вода может быть использована на пилотируемых космических аппаратах. Для обеспечения нормальной работы топливных элементов необходимо обеспечить отвод образующихся в результате реакции воды и тепла. Ещё одним сдерживающим фактором является относительно высокая стоимость жидкого водорода и кислорода, сложность их хранения.