Извлеченные уроки. Чему может научить проектирование космических энергетических систем систем дистанционного зондирования Антарктики

(отказ от ответственности: я не инженер по холодным средам, но я работаю с ними)

Возможностей для переноса не так много, как можно было бы изначально предположить. Давайте рассмотрим комментарии @ventsyv подробнее.

В недавнем исследовании рассматривались варианты электроснабжения для удаленных объектов в Антарктиде (т. е. тех, которые люди посещают лишь изредка и которые могут обходиться без обслуживания один или два года). Они пришли к выводу, что солнечная энергия хороша, когда работает, но полезна только около трети года. Помните, что худшее, с чем обычно приходится сталкиваться космическому зонду на солнечной энергии, — это короткие затмения или, в случае посадочного модуля, ночные отключения на несколько часов. Для сравнения, на антарктическом объекте будет период отключения света, который может длиться несколько месяцев, с очень длинными ночными циклами и периодами сумерек с обеих сторон. Ближайшая аналогия здесь — длительный посадочный модуль на Марс; однако у Spirit/Opportunity было достаточно проблем с зимним дневным светом на экваторе.местоположения, а Mars Polar Lander/Phoenix вообще не предназначались для выживания зимой.

Теоретически РИТЭГи являются решением этой проблемы, но в Антарктиде они больше не используются. Американцы развернули их еще в 1960-х годах для удаленных метеостанций, но последние убрали в 1990-х . Советы широко использовали их, а последние четыре были восстановлены всего пару лет назад.. Оставляя в стороне вопросы стоимости и безопасности (оставленные без присмотра радиологические материалы очень и очень непопулярны в наши дни!), есть также некоторый открытый вопрос о нормативном контексте. Договор об Антарктике не запрещает РИТЭГи (да и ядерную энергетику в целом — США использовали «настоящий» реактор в Мак-Мердо), но требует достаточно тщательного изучения воздействия на окружающую среду и запрещает оставлять какие-либо ядерные отходы. Я могу себе представить, что если у вас нет очень четкого плана по удалению РТГ после использования, у вас возникнут проблемы с получением разрешения на его развертывание.

За пределами космической среды альтернативные источники энергии более гибкие; в исследовании упоминаются обычные дизельные генераторы и пропановые термоэлектрические генераторы, ни один из которых не был бы практичен без кислородной атмосферы. Также можно использовать ветряные турбины; опять же, для них нужна какая-то атмосфера! Станции AGO зимой используют солнечную энергию, дополненную ветровой, с двухдневной батареей в случае безветренной погоды, и операторы просто принимают тот факт, что система иногда отключается из-за продолжительных неблагоприятных погодных условий. Но он, вероятно, вернется в онлайн. Если все это не запустится снова, что маловероятно, но возможно, вы можете сказать «да ладно» и пригласить кого-нибудь, чтобы запустить его снова летом.

Для небольших устройств типа «поставь и забудь» с минимальными требованиями к питанию проще всего использовать обычные батареи. Эти зонды , например, имеют восемь батарей D-элементов со сроком службы два года — их можно даже приобрести в готовом виде — и, поскольку ожидается, что устройство будет засыпано снегом до этого, два года считаются нормой. В качестве альтернативы, если блоки доступны, двух- или трехлетний срок службы для удаленной установки делает весьма практичным планирование замены батареи по мере необходимости. Большинство аккумуляторов работают при температуре около -40°C, что исключает работу в очень глубоком поле (которое может быть -70°C), но приемлемо для работы в прибрежной зоне. Точно так же электронику, пригодную для -40С, можно приобрести более-менее в готовом виде., либо перестроенный с довольно простым оборудованием. Это подчеркивает, что специальные батареи и электроника не обязательно нужны. В документе AGO отмечается, что электрическое оборудование «промышленного» класса обычно нормально работает до -40°C, может выдерживать и худшие условия и может быть благополучно оставлено без присмотра при гораздо более низких температурах, если его выключить и постепенно охлаждать.

Интересно, однако, что одноразовые зонды подчеркивают неожиданную часть передачи технологий — использованный парашют был того же типа, что и для «Викинга»!

Я не думаю, что есть много совпадений вообще.

Для освоения космоса используются 2 типа энергосистем - солнечные и РИТЭГи.

Солнечные батареи не будут хорошо работать в Антарктике, где облака и белые мглы являются обычным явлением.

РИТЭГи производят относительно мало энергии и дороги, поэтому непрактичны для наземного применения.

Среда слишком различна для каких-либо прямых параллелей.