Как оптимизируется ориентация восьми независимых солнечных батарей МКС?

Основным желанием было бы держать все восемь массивов перпендикулярно солнцу. Однако это немного сложнее из-за других, более подробных требований.

В недалеком прошлом НАСА провело соревнование по кодированию, чтобы решить именно эту проблему. Вот требования этой задачи:

Количество энергии, вырабатываемой каждой ПАВ, зависит от ее ориентации по отношению к солнцу и от теней на солнечных коллекторах. Код для расчета мощности, генерируемой при определенной ориентации, будет предоставлен для использования участниками в автономном тестере/визуализаторе. В дополнение к максимизации общей выходной мощности существуют некоторые ограничения на возможные движения:

• Каждый SARJ и BGA ограничен максимальной угловой скоростью и максимальным угловым ускорением.

• Каждая ПАВ должна производить хотя бы некоторую минимальную среднюю мощность по орбите (которая у каждой ПАВ разная).

• Последовательность позиций должна быть циклической, чтобы ее можно было повторить на следующем витке.

• Максимальное количество поворотов BGA не ограничено, но превышение порога приведет к штрафу.

• Некоторые конструктивные элементы мачты SAW (называемые лонжеронами) имеют ограничения на то, как они могут быть затенены.

Лонжероны — это четыре длинных компонента мачты SAW. Если лонжерон какое-то время находится в тени, он остынет и сожмется. Если одни лонжероны сжимаются, а другие нет, это может привести к перенапряжению лонжеронов и их ослаблению. Это ослабление в конечном итоге приведет к выходу из строя мачты, поэтому этого следует избегать любой ценой.

Акронимология:

SARJ = Solar Array ( или Alpha) Rotary Joint ( соединение между центральной фермой МКС и внешними сегментами фермы, из которых вырастают солнечные батареи)

BGA = сборка Beta G imbal ( соединение между массивом и фермой — позволяет массиву поворачиваться вокруг своей длинной оси)

SAW = крыло солнечной батареи _ _

Солнечные батареи также могут быть перемещены в определенные положения, чтобы уменьшить нагрузку, вызванную стыковкой и расстыковкой транспортных средств — это причина довольно странного расположения, которое видно на фотографиях, сделанных с посещающих их транспортных средств.

Вот более техническое обсуждение таких ограничений из этой статьи :

Ограничения солнечной батареи

Ограничения солнечной батареи делятся на следующие категории: мощность, нагрузка (решетка и SARJ рассматриваются отдельно), загрязнение и затенение лонжерона. Доступность энергии для любого массива будет максимальной, если он автоматически отслеживает солнце, но это не всегда безопасный режим для работы. Если доступность электроэнергии падает слишком низко, некоторые подсистемы ISS должны быть отключены. Как описано ранее, положение станции необходимо периодически менять, чтобы учесть различные события, запуская комбинацию различных двигателей, что, в свою очередь, создает структурные нагрузки на солнечные батареи, а также соединения, особенно SARJ. Кроме того, шлейфы двигателей и сбросы воды могут вызвать загрязнение массивов, снижая их выработку электроэнергии.

Кроме того, дифференциальное затенение лонжеронов, являющихся конструктивными элементами, поддерживающими натяжение одеял массива, создает напряжения на массивах, величина которых зависит от сложного набора расчетов. Лонжероны массива могут быть затенены его собственным покрывалом или покровом соседнего массива, степень затенения зависит от бета-излучения Солнца (высота солнца относительно плоскости орбиты МКС) и ориентации соседних массивов. Те же факторы влияют и на выработку электроэнергии солнечными батареями; для повышения мощности массивы не должны быть затенены, но чтобы массивы не затеняли друг друга или лонжероны, они больше не ориентированы на получение максимальной мощности.