Солнечно-электрические двигатели уже несколько раз использовались в дальних космических миссиях. Этот вопрос исследует масштабируемость по сравнению с радиоизотопной термоэлектрической генерацией или другими ядерными источниками.
Предположим, что это миссия в дальний космос, где малые спутники необходимо разместить на нескольких расстояниях от Солнца по круговым орбитам. На каждую требуется 1 кВт электроэнергии (теплоснабжение самых холодных орбит осуществляется с помощью отдельных радиоизотопных нагревательных установок ).
Всегда ли солнечные электростанции выигрывают у РИТЭГов по массе? Ниже 1 а .
Разумная экстраполяция и оценка — это хорошо, нам не нужен обзор дизайна. Мне просто интересно, находятся ли эти точки в поясе астероидов или в облаке Оорта.
Если бы потребляемая мощность была намного ниже, скажем, 1 Вт или 10 Вт, была бы точка кроссовера примерно такой же? Или масштабирование массы с выходной мощностью ведет себя очень по-разному для одного по сравнению с другим?
К вашему сведению, «Юноне» пришлось впасть в спячку на 2,5 года , потому что вблизи афелии не было достаточно солнечного света, а все зонды для дальнего космоса использовали РИТЭГи.
С современной технологией: 4.3AU .
Из Википедии следует, что самый мощный испытанный в полете РИТЭГ имел удельную мощность 5,4 Вт/кг. По данным НАСА , текущая (по состоянию на 2017 год) солнечная технология имеет плотность мощности 100 Вт / кг.
Выходная мощность солнечной батареи падает пропорционально квадрату расстояния от солнца. Итак, предположим, что у нас есть 1 кВт на 1 AU. Масса этой клетки будет:
Масса при удалении от Солнца равна , где это расстояние от солнца в а.е.
Мощность РИТЭГа постоянна, и для получения 1 кВт потребуется масса 185 кг.
Построение этого графика и нахождение пересечения дает вам 4,3 AU.
Из отчета НАСА:
Солнечные батареи. В настоящее время используются следующие типы солнечных батарей: а) устанавливаемые на корпусе батареи, б) развертываемые жесткие батареи и в) гибкие складные батареи. За последние 25 лет удельная мощность солнечных батарей увеличилась с 30 Вт/кг до 100 Вт/кг. За последнее десятилетие эти достижения позволили осуществить несколько орбитальных и наземных миссий на Марс, а также пролетные и орбитальные миссии к малым телам и внутренним планетам.
Ограничения: Несмотря на эти достижения, солнечные энергетические системы SOP непривлекательны для следующих концепций будущих планетарных миссий:
- Внешние планетарные миссии за пределами Сатурна из-за ограниченных возможностей при низком солнечном излучении и низких температурах;
- Воздушные и наземные полеты на Венеру на малой высоте из-за их ограниченных эксплуатационных возможностей при высоких температурах, высокой / низкой солнечной радиации и агрессивных средах;
- Длительные миссии на солнечной энергии на поверхности Марса из-за скопления пыли на солнечных батареях;
- Мощные солнечные электрические двигательные установки отправляются к малым телам и внешним планетам, потому что такие солнечные батареи были бы тяжелыми, громоздкими и не могли бы работать в условиях LILT.
икрасе
ооо
ооо
ооо
ооо
Рассел Борогов