Что мне следует использовать для питания Raspberry Pi на околокосмических высотах?

Я был бы очень обеспокоен любой схемой, в которой используются электролитические конденсаторы. Многие из них выпускают свой электролит при работе под низким давлением. Эта проблема включает в себя электропитание и пи.

Конденсаторная компания штата Иллинойс заявляет:

На самом деле кажется, что все обычные производители предостерегают от вымывания электролита на больших высотах.

Аккумулятор LiPo обычно работает только при температуре около 0 ° C, но на больших высотах температура может достигать -50 ° C и даже ниже. Если вы не планируете очень хорошую изоляцию, лучше выберите другой химический состав батареи.

Подготовка имеет ключевое значение

Лучше всего тестировать, тестировать, тестировать.

Моя группа построила термовакуумную камеру для тестирования отдельных компонентов и, в конце концов, поместила весь собранный прибор в одну из огромных термовакуумных камер НАСА (таких, которые обычно используются для испытаний ракет).

Тем не менее, в середине нашего полета один из наших аккумуляторов вышел из строя из-за перезарядки. Оказалось, что у нас больше солнечной энергии, чем может выдержать наш контроллер заряда. К счастью, инструмент был на поворотном устройстве, поэтому мы могли наклонять панели в сторону от солнца.

Сила - это тепло

Любой разговор о мощности в почти вакуумной среде будет неполным без рассмотрения вашей тепловой модели. Процессор RPi становится теплым на ощупь в моем офисе, а это значит, что если убрать всю эту конвекцию из воздуха, он станет ОЧЕНЬ ГОРЯЧИМ.

Простое универсальное решение — заключить все это дело в металлическую коробку и прикрепить коробку к радиатору большой площади (может быть достаточно самой коробки). Вы хотите направить этот излучатель на черное пространство и затенить его от солнца или альбедо земли/снега. Для конкретных проблемных мест (например, ЦП) добавьте путь с низким тепловым сопротивлением, например, толстую медную оплетку между ним и вашим радиатором.

Наконец, вы получаете тепловую эффективность, покрывая свои металлические радиаторы (включая внутреннюю часть корпусов) белой краской с хорошей теплопроводностью.

Альтернативы батареям

конденсаторы

В зависимости от ваших ампер-часов вы можете обойтись конденсаторами вместо батарей. Это сэкономит вес и, возможно, снизит общую тепловую нагрузку. Но имейте в виду, что ультра- и суперконденсаторы уже являются нишевым продуктом, и найти космические конденсаторы может быть… сложно. :)

Солнечные панели

Можно ли вообще обойтись без батареек? Возможно, ваш бюджет веса и мощности позволит вам использовать исключительно солнечную энергию. Самый большой компромисс здесь заключается в том, чтобы обеспечить достаточную мощность в худшем случае и избавиться от избыточной мощности в лучшем случае.