CASTLE.PRI.EE

Прочитал в интернете статью об использовании солнечных панелей на космических кораблях. Там утверждалось, что их использование в космосе – фейк. Автор статьи писал: «…на солнечной стороне космический корабль нагревается до +121°C, а на теневой стороне охлаждается до -157°C. Проблема состоит в том, что при высоких температурах солнечная панель перестаёт работать. Граничная температура для нормальной работы солнечной панели составляет +60 градусов».

Решил разобраться в этом вопросе. На помощь привлёк искусственный интеллект (ИИ). Попробовал задавать прямой вопрос. ИИ выдаёт ссылки на статьи, где говорится на другую тему. Возможно, это связано с запретом обсуждения этой темы, отсутствием её исследований или ошибкой в запросе.
Попробовал найти ответы на этот вопрос обходными путями.

Обзор от ИИ: «Солнечные панели наиболее эффективны при умеренных температурах (в идеале около 25°C). Панели могут работать и при низких температурах. Рабочая температура находится в диапазоне 15-35°C.

При более высоких температурах их эффективность снижается, теряя примерно 0,3-0,5% мощности на каждый градус Цельсия выше 25°C. Средний температурный коэффициент мощности (Pmax) 0,4% на 1°C».

Считаем 0,4% х 100 = 40% мощности теряется. Это посредственный результат. Посмотрим, что происходит при низких температурах.

Обзор от ИИ: «Солнечные панели работают при отрицательных температурах. При этом их эффективность увеличивается. Низкие температуры снижают сопротивление материалов и повышают выходную мощность. Это повышение является уменьшением падения мощности, которое происходит при нагреве. Фактический прирост мощности от снижения температуры обычно мал и зависит от температурного коэффициента конкретной панели».

Получается, что холод лишь уменьшает величину падения мощности солнечных панелей. В идеале они будут выдавать 100% заявленной мощности.

Изучим ситуацию в космосе. Обзор от ИИ: «Солнечная панель в космосе предназначена для сбора солнечной энергии и её передачи на космический корабль. За пределами атмосферы, солнечный свет в 11 раз интенсивнее, чем на Земле, что позволяет собирать больше энергии. Спутники могут постоянно удерживать свои панели, направленные прямо на Солнце. Это максимизирует поглощение солнечного излучения.

Солнечные панели являются жизненно важным источником энергии для Международной космической станции (МКС) и других космических аппаратов, обеспечивая их работу. Космонавты занимаются развёртыванием и ориентацией солнечных панелей, а также ремонтом систем энергопитания».

Выясним гарантированное время работы солнечных панелей в космосе.

Обзор от ИИ: «Солнечные панели в космосе могут служить до десятков лет. Высококачественные панели рассчитаны на 25 лет работы. Для длительных миссий разрабатываются новые, более стойкие к радиации типы панелей, которые смогут работать не менее 20 лет».

ИИ запутался с продолжительностью работы солнечных панелей. Ему в помощь статья ресурса «American Chemical Society» от16 мая 2019 года. В ней сообщается, что: «… российские инженеры представили органические солнечные батареи на базе сопряжённых полимеров и производных фуллеренов, которые имеют высокую радиационную стабильность и смогут работать в космосе более десяти лет.

Обычно на спутниках используют кремниевые солнечные батареи и фотопреобразователи на основе систем A3B5. Они считаются самыми оптимальными из существующих, однако у них есть довольно значительные минусы: они тяжёлые, хрупкие и малостабильные по отношению к космической радиации». Получается, что продолжительность работы солнечных панелей менее 10 лет.

На Солнечные панели в космосе действует радиация, высокие и низкие температуры.

Обзор от ИИ: «Резкие перепады температуры негативно влияют на солнечные панели, вызывая их деградацию и снижая эффективность работы. При нагревании панели теряют мощность, а при циклах замораживания/оттаивания могут возникать микротрещины и расслаивание защитных слоев, что ухудшает герметичность» (это в условиях Земли).

Солнечные панели в космосе работают в экстремальных температурных условиях. У них с одной стороны нагрев более 120°C, а с противоположной охлаждение до -157°C.

Обзор от ИИ: «При одностороннем нагреве и противоположном охлаждении металла возникает внутреннее напряжение из-за разницы в термическом расширении и сжатии. Нагретая сторона расширяется, а холодная сжимается. Это приводит к возникновению деформаций. При большом перепаде температур может вызвать деформацию, коробление и структурные изменения в микроструктуре металла.

Нагрев одной стороны и охлаждение противоположной у хрупких материалов может вызвать термический шок из-за резкого перепада температур. Это приводит к образованию трещин и разрушению материала.

В хрупких материалах, таких как стекло или керамика, возникают внутренние напряжения. Они превышают их прочность. Это вызывает образование трещин и разрушение изделий».

P.S. Вероятно, автор статьи был прав. Отсутствует возможность использовать солнечные панели в космосе.

Комментарии запрещены.