การใช้แผงโซลาร์เซลล์ในอวกาศ ตำนานโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อวกาศ

กว่าหกสิบปีที่แล้ว ยุคของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้งานได้จริงได้เริ่มต้นขึ้น ในปี 1954 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันสามคนได้แนะนำให้โลกรู้จักกับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนตัวแรก โอกาสในการได้รับไฟฟ้าฟรีเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและเป็นผู้นำ ศูนย์วิทยาศาสตร์ทั่วโลกเริ่มดำเนินการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ “ผู้บริโภค” กลุ่มแรกของแผงโซลาร์เซลล์คืออุตสาหกรรมอวกาศ ที่นี่เหมือนกับที่อื่นตรงที่แหล่งพลังงานหมุนเวียนมีความจำเป็น เนื่องจากแบตเตอรี่บนดาวเทียมที่ใช้ทรัพยากรหมดอย่างรวดเร็ว

และเพียงสี่ปีต่อมา แผงโซลาร์เซลล์ในอวกาศก็เริ่มทำหน้าที่อย่างไม่มีกำหนด ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2501 สหรัฐอเมริกาได้เปิดตัวดาวเทียมพร้อมแผงโซลาร์เซลล์บนเรือ ไม่ถึงสองเดือนต่อมา ในวันที่ 15 พฤษภาคม พ.ศ. 2501 สหภาพโซเวียตได้ส่งสปุตนิก 3 ขึ้นสู่วงโคจรรูปวงรีรอบโลกโดยมีแผงโซลาร์เซลล์อยู่บนเรือ

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศแห่งแรกในอวกาศ

แผงโซลาร์เซลล์ซิลิคอนถูกติดตั้งที่ด้านล่างและจมูกของสปุตนิก 3 ข้อตกลงนี้ทำให้สามารถรับไฟฟ้าเพิ่มเติมได้เกือบอย่างต่อเนื่อง โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งของดาวเทียมในวงโคจรที่สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์

ดาวเทียมประดิษฐ์ดวงที่สาม แผงโซลาร์เซลล์มองเห็นได้ชัดเจน

แบตเตอรี่บนเครื่องบินหมดอายุการใช้งานภายใน 20 วัน และในวันที่ 3 มิถุนายน พ.ศ. 2501 อุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่ติดตั้งบนดาวเทียมก็ถูกตัดพลังงาน อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์สำหรับศึกษาการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ เครื่องส่งวิทยุที่ส่งข้อมูลที่ได้รับลงภาคพื้นดิน และสัญญาณวิทยุยังคงทำงานต่อไป หลังจากที่แบตเตอรี่ออนบอร์ดหมด อุปกรณ์เหล่านี้ได้รับพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์โดยสมบูรณ์ สัญญาณวิทยุทำงานเกือบจนกระทั่งดาวเทียมถูกเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศของโลกในปี 1960

การพัฒนาพลังงานแสงในอวกาศภายในประเทศ

นักออกแบบคำนึงถึงการจ่ายไฟสำหรับยานอวกาศแม้ในขั้นตอนการออกแบบยานปล่อยยานลำแรกๆ ท้ายที่สุดแล้ว ไม่สามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ในอวกาศได้ ซึ่งหมายความว่าอายุการใช้งานของยานอวกาศจะถูกกำหนดโดยความจุของแบตเตอรี่ที่อยู่บนเครื่องบินเท่านั้น ดาวเทียมโลกเทียมดวงแรกและดวงที่สองติดตั้งเฉพาะแบตเตอรี่ในตัวเท่านั้น ซึ่งหมดลงหลังจากใช้งานได้ไม่กี่สัปดาห์ เริ่มต้นด้วยดาวเทียมดวงที่สาม ยานอวกาศที่ตามมาทั้งหมดได้รับการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์

ผู้พัฒนาและผู้ผลิตโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศหลักคือองค์กรวิจัยและผลิต Kvant แผงโซลาร์เซลล์ Kvant ได้รับการติดตั้งบนยานอวกาศในประเทศเกือบทั้งหมด ในตอนแรกจะเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน พลังของพวกเขาถูกจำกัดด้วยขนาดและน้ำหนักที่กำหนด แต่แล้วนักวิทยาศาสตร์ของ Kvant ก็พัฒนาและผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ตัวแรกของโลกโดยใช้เซมิคอนดักเตอร์ชนิดใหม่ - แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs)

นอกจากนี้ยังมีการผลิตแผงฮีเลียมใหม่ทั้งหมดซึ่งไม่มีระบบอะนาล็อกในโลก ผลิตภัณฑ์ใหม่นี้เป็นแผงฮีเลียมที่มีประสิทธิภาพสูงบนพื้นผิวที่มีโครงสร้างตาข่ายหรือเชือก

แผงฮีเลียมพร้อมแผ่นรองตาข่ายและเชือก

แผงซิลิคอนฮีเลียมที่มีความไวแบบสองทิศทางได้รับการออกแบบและผลิตโดยเฉพาะสำหรับการติดตั้งบนยานอวกาศที่มีวงโคจรต่ำ ตัวอย่างเช่นสำหรับส่วนรัสเซียของสถานีอวกาศนานาชาติ (ยานอวกาศ Zvezda) มีการผลิตแผงที่ใช้ซิลิคอนซึ่งมีความไวแบบสองทิศทางและพื้นที่ของแผงเดียวคือ 72 ตารางเมตร

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ของยานอวกาศ Zvezda

เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีความยืดหยุ่นซึ่งมีลักษณะความถ่วงจำเพาะที่ดีเยี่ยมยังได้รับการพัฒนาโดยใช้ซิลิคอนอสัณฐานและนำไปผลิตด้วยน้ำหนักเพียง 400 กรัม/ตร.ม. แบตเตอรี่เหล่านี้ผลิตกระแสไฟฟ้าโดยมีตัวบ่งชี้ที่ 220 วัตต์/กก.

แบตเตอรี่เจลที่ยืดหยุ่นได้จากซิลิคอนอสัณฐาน

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ จึงมีการวิจัยและทดสอบภาคพื้นดินอย่างกว้างขวางเพื่อเปิดเผยผลกระทบด้านลบของ Big Space บนแผงฮีเลียม ทำให้สามารถเดินหน้าไปสู่การผลิตแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับยานอวกาศประเภทต่างๆ ได้ภายในกำหนดเวลา งานที่ใช้งานอยู่มากถึง 15 ปี

ยานอวกาศภารกิจวีนัส

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2508 ยานอวกาศสองลำ เวเนรา 2 และเวเนรา 3 ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศโดยใช้เวลาห่างกันสี่วันไปยังดาวศุกร์ ซึ่งเป็นเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดของเรา เหล่านี้เป็นยานสำรวจอวกาศสองลำที่เหมือนกันทุกประการโดยภารกิจหลักคือการลงจอดบนดาวศุกร์ ยานอวกาศทั้งสองลำติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้แกลเลียมอาร์เซไนด์ ซึ่งเคยพิสูจน์ตัวเองแล้วในยานอวกาศใกล้โลกก่อนหน้านี้ ในระหว่างการบิน อุปกรณ์ทั้งหมดของโพรบทั้งสองทำงานอย่างต่อเนื่อง มีการดำเนินการสื่อสาร 26 ครั้งกับสถานี Venera-2 และ 63 ครั้งกับสถานี Venera-3 ดังนั้นความน่าเชื่อถือสูงสุดของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ประเภทนี้จึงได้รับการยืนยัน

เนื่องจากความล้มเหลวในอุปกรณ์ควบคุม การสื่อสารกับ Venera 2 จึงขาดหายไป แต่สถานี Venera 3 ยังคงดำเนินต่อไป เมื่อปลายเดือนธันวาคม พ.ศ. 2508 ตามคำสั่งจากโลก วิถีโคจรได้รับการแก้ไข และในวันที่ 1 มีนาคม พ.ศ. 2509 สถานีก็ไปถึงดาวศุกร์

ข้อมูลที่ได้รับจากการบินของทั้งสองสถานีถูกนำมาพิจารณาในการเตรียมภารกิจใหม่และในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2510 สถานีอัตโนมัติแห่งใหม่ Venera-4 ได้เปิดตัวสู่ดาวศุกร์ เช่นเดียวกับสองรุ่นก่อน มีการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์แกลเลียมอาร์เซไนด์ซึ่งมีพื้นที่รวม 2.4 ตร.ม. แบตเตอรี่เหล่านี้รองรับการทำงานของอุปกรณ์เกือบทั้งหมด

สถานี "เวเนรา-4" ด้านล่างเป็นโมดูลการสืบเชื้อสาย

เมื่อวันที่ 18 ตุลาคม พ.ศ. 2510 หลังจากที่โมดูลสืบเชื้อสายแยกออกจากกันและเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ สถานียังคงทำงานต่อไปในวงโคจร รวมทั้งทำหน้าที่เป็นตัวถ่ายทอดสัญญาณจากเครื่องส่งสัญญาณวิทยุของยานที่กำลังสืบเชื้อสายมายังโลก

ยานอวกาศของภารกิจลูน่า

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้แกลเลียมอาร์เซไนด์ ได้แก่ Lunokhod-1 และ Lunokhod-2 แผงเซลล์แสงอาทิตย์อุปกรณ์ทั้งสองติดตั้งอยู่บนฝาครอบแบบบานพับและให้บริการอย่างซื่อสัตย์ตลอดอายุการใช้งาน ยิ่งไปกว่านั้น ใน Lunokhod-1 ซึ่งเป็นโปรแกรมและทรัพยากรที่ได้รับการออกแบบสำหรับการใช้งานหนึ่งเดือน แบตเตอรี่ใช้งานได้นานสามเดือน ซึ่งนานกว่าที่วางแผนไว้สามเท่า

ลูโนคอด-2 ทำงานบนพื้นผิวดวงจันทร์เป็นเวลากว่าสี่เดือน ครอบคลุมระยะทาง 37 กิโลเมตร มันยังคงสามารถทำงานได้หากอุปกรณ์ไม่ร้อนเกินไป อุปกรณ์ตกลงไปในปล่องภูเขาไฟที่มีดินร่วน ฉันลื่นไถลอยู่นาน แต่สุดท้ายฉันก็สามารถเข้าเกียร์ถอยหลังได้ เมื่อเขาปีนออกจากหลุม มีดินจำนวนเล็กน้อยตกลงมาบนฝาครอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ เพื่อรักษาสิ่งที่ได้รับ ระบอบการปกครองความร้อนแผงโซลาร์เซลล์ที่พับไว้ถูกหย่อนลงบนฝาด้านบนของช่องอุปกรณ์ในเวลากลางคืน หลังจากออกจากปล่องภูเขาไฟและปิดฝา ดินจากนั้นก็ตกลงไปในช่องฮาร์ดแวร์ กลายเป็นฉนวนความร้อนชนิดหนึ่ง ในระหว่างวันอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเกินร้อยองศา อุปกรณ์ไม่สามารถยืนได้และล้มเหลว

แผงโซลาร์เซลล์สมัยใหม่ที่ผลิตโดยใช้นาโนเทคโนโลยีล่าสุดโดยใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ใหม่ ทำให้สามารถบรรลุประสิทธิภาพได้สูงสุดถึง 35% โดยมีน้ำหนักลดลงอย่างมาก และแผงฮีเลียมใหม่เหล่านี้ให้บริการอย่างซื่อสัตย์บนอุปกรณ์ทั้งหมดที่ส่งทั้งไปยังวงโคจรใกล้โลกและในห้วงอวกาศ

แผงโซลาร์เซลล์มักจะค่อนข้าง ขนาดใหญ่ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะเลือกวัตถุอสังหาริมทรัพย์ที่จะวางไว้ บริษัทสวิสได้พัฒนา แนวทางใหม่และพบวิธีแก้ปัญหานี้เอง บริษัทกำลังเปิดตัวเกาะลอยน้ำที่ปกคลุมไปด้วยแผงโซลาร์เซลล์บนทะเลสาบ Neuchâtel เกาะทั้งสามแห่งที่วางแผนไว้ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 เมตร จะสามารถรองรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้ 100 แผงที่จะใช้งานในอีก 25 ปีข้างหน้า เกาะเหล่านี้จะถูกนำมาใช้เพื่อการวิจัยด้วย

ใน เมื่อเร็วๆ นี้บริษัทขนส่งหันมาใช้แบบเข้มข้นมากขึ้น พลังงานแสงอาทิตย์โดยการวางแผงโซลาร์เซลล์ไว้บนเรือ แผงโซลาร์เซลล์ชุดแรกบนเรือได้รับการติดตั้งในเซี่ยงไฮ้ในปี 2010 เรือลำนี้ติดตั้งแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ซึ่งทำเป็นรูปใบเรือ เรือยอทช์ Turanor PlanetSolar ซึ่งเพิ่งเสร็จสิ้นการเดินเรือรอบโลกโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ถูกสร้างขึ้นโดยใช้หลักการเดียวกัน

แผงโซลาร์เซลล์บนท้องฟ้า

2013 กลายเป็น ปีที่บันทึกเรื่องการใช้แผงโซลาร์เซลล์เป็นแหล่งพลังงานสำหรับเครื่องบิน Solar Impulse ได้พัฒนาเครื่องบินที่สามารถบินได้นานที่สุดโดยใช้ พลังงานแสงอาทิตย์. เครื่องบินลำนี้บินทั่วอเมริกาในฤดูร้อนนี้

แน่นอนว่าจนถึงขณะนี้มีเพียงเครื่องบินไร้คนขับขนาดเล็กเท่านั้นที่สามารถบินโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้ แผงโซลาร์เซลล์ทำให้การออกแบบโดรนเบาลงอย่างเห็นได้ชัด และเพิ่มระยะเวลาที่โดรนสามารถอยู่ในอากาศได้

ตัวอย่างหนึ่งของการใช้แผงโซลาร์เซลล์ในอากาศคือลิฟต์ที่วางอยู่บนภูเขาสูง ซึ่งสามารถยกผู้คนขึ้นไปบนยอดเขาได้โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์

แผงโซลาร์เซลล์ในอวกาศ

นักวิจัยของมหาวิทยาลัย Carnegie Mellon ได้สร้างรถแลนด์โรเวอร์ต้นแบบซึ่งมีแผนจะส่งจรวด SpaceX ไปยังดวงจันทร์ในอนาคต อุปกรณ์ดังกล่าวมีชื่อว่า Polaris ซึ่งใช้พลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมด โพลาริสจะถูกใช้เพื่อศึกษาละติจูดขั้วโลกดวงจันทร์ รถแลนด์โรเวอร์มีซอฟต์แวร์พิเศษที่จะช่วยทำงานในพื้นที่มืดของดาวเทียม

คุณคงเคยได้ยินเกี่ยวกับ ปริมาณมากเศษอวกาศในวงโคจร เป็นความคิดที่ดีที่จะกู้ดาวเทียมเหล่านี้กลับมายังโลกเพื่อทำการซ่อมแซมและกลับสู่วงโคจรต่อไป แนวคิดนี้เป็นรากฐานของแนวคิดใหม่ Solara ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งไม่จำเป็นต้องซ่อมแซมอย่างต่อเนื่อง ดาวเทียมบรรยากาศได้รับการพัฒนาโดย Titan Aerospace Solara สามารถปฏิบัติการในชั้นบรรยากาศที่สูงที่สุดได้เป็นเวลาห้าปีติดต่อกัน

ความหวังล่าสุดและทะเยอทะยานที่สุดคือโครงการของบริษัทญี่ปุ่นที่วางแผนจะสร้างแผงโซลาร์เซลล์รอบเส้นศูนย์สูตรของดวงจันทร์ แล้วยิงลำแสงพลังงานกลับมายังโลก การสร้าง “วงแหวนแห่งดวงจันทร์” จะใช้เวลาประมาณ 30 ปี ผู้เชี่ยวชาญของบริษัทระบุว่า วงแหวนดวงจันทร์จะผลิตพลังงานคงที่ได้มากถึง 13,000 TW (เทราวัตต์)

ในปี พ.ศ. 2488 ได้รับข้อมูลข่าวกรองเกี่ยวกับการใช้อุปกรณ์สื่อสารทางวิทยุในกองทัพสหรัฐฯ สิ่งนี้ถูกรายงานไปยัง I.V. สตาลินซึ่งจัดให้มีการออกพระราชกฤษฎีกาเกี่ยวกับการจัดเตรียมทันที กองทัพโซเวียตโดยทางวิทยุสื่อสาร สถาบัน Elemental Electro-Galvanic ถูกสร้างขึ้น ต่อมาเรียกว่า "ควอนตัม" ในช่วงเวลาสั้น ๆ ทีมงานของสถาบันสามารถสร้างแหล่งข้อมูลปัจจุบันที่จำเป็นสำหรับการสื่อสารทางวิทยุได้

Nikolai Stepanovich Lidorenko เป็นหัวหน้าองค์กรวิจัยและการผลิต (SPE) "Kvant" ตั้งแต่ปี 1950 ถึง 1984

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2493 สถาบันได้สร้างระบบผลิตไฟฟ้าสำหรับโครงการเบอร์คุต สาระสำคัญของโครงการคือการสร้างระบบป้องกันขีปนาวุธสำหรับมอสโกโดยใช้ขีปนาวุธต่อต้านอากาศยาน เอ็นเอส Lidorenko ถูกเรียกตัวไปยังคณะกรรมการหลักคนที่สามภายใต้คณะรัฐมนตรี และเขาถูกขอให้เป็นผู้นำงานในหัวข้อนี้ ซึ่งเป็นความลับในเวลานั้น จำเป็นต้องสร้างระบบจ่ายไฟฟ้า การติดตั้งต่อต้านอากาศยานและตัวจรวดเองก็กำลังบินอยู่ การใช้อุปกรณ์สร้างจรวดที่ใช้อิเล็กโทรไลต์กรดแบบธรรมดาในจรวดเป็นไปไม่ได้ เอ็นเอส Lidorenko มอบหมายงานในการพัฒนาแหล่งกระแสไฟฟ้าด้วยอิเล็กโทรไลต์เกลือ (ไม่มีน้ำ) เกลือที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ถูกบรรจุในรูปแบบแห้ง ในระหว่างการปล่อยจรวด ชนวนภายในแบตเตอรี่ถูกกระตุ้นในเวลาที่เหมาะสม ความร้อนละลายเกลือ และหลังจากนั้นก็เกิดเท่านั้น ไฟฟ้า. หลักการนี้ใช้ในระบบ S-25

ในปี 1950 ถึง N.S. Lidorenko ได้รับการติดต่อจาก Sergei Pavlovich Korolev ซึ่งทำงานเกี่ยวกับจรวด R-2 การบินของจรวดหลายขั้นกลายเป็นการบินที่ซับซ้อน กระบวนการทางเทคโนโลยี. นำทีมโดย N.S. Lidorenko ซึ่งเป็นระบบจ่ายไฟอัตโนมัติถูกสร้างขึ้นสำหรับจรวด R-2 และต่อมาสำหรับจรวด R-5 รุ่นต่อไป จำเป็นต้องมีอุปกรณ์จ่ายไฟกำลังสูง: จำเป็นต้องจ่ายพลังงานไม่เพียง แต่ให้กับวงจรไฟฟ้าของจรวดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประจุนิวเคลียร์ด้วย เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ควรใช้แบตเตอรี่ความร้อน

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2498 การก่อสร้างเรือดำน้ำนิวเคลียร์ K-3 Leninsky Komsomol เริ่มขึ้น นี่เป็นการตอบโต้แบบบังคับต่อการว่าจ้างเรือดำน้ำนิวเคลียร์ของอเมริกา Nautilus ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2498 แบตเตอรี่กลายเป็นจุดเชื่อมต่อที่มีช่องโหว่มากที่สุดแห่งหนึ่ง เนื่องจากแหล่งที่มาของปัจจุบัน N.S. Lidorenko เสนอให้ใช้องค์ประกอบที่มีพื้นฐานมาจากเงินและสังกะสี ความจุพลังงานของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น 5 เท่า ทำให้อุปกรณ์สามารถจ่ายกระแสไฟได้ประมาณ 40,000 แอมแปร์/ชั่วโมง โดยมีพลังงาน 1 ล้านจูลในลำแสง สองปีต่อมา Leninsky Komsomol ออกมา หน้าที่การต่อสู้. แสดงให้เห็นถึงความน่าเชื่อถือและประสิทธิผลของสิ่งที่สร้างขึ้นภายใต้การนำของ N.S. อุปกรณ์แบตเตอรี่ Lidorenko ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าอุปกรณ์ในอเมริกาถึง 3 เท่า

ขั้นต่อไปของ N.S. Lidorenko กำลังพัฒนาแบตเตอรี่ไฟฟ้าสำหรับตอร์ปิโด ความยากลำบากคือความต้องการแหล่งพลังงานอิสระที่มีปริมาณน้อย แต่ก็สามารถเอาชนะได้สำเร็จ

สถานที่พิเศษถูกครอบครองโดยงานสร้าง Korolev "เจ็ด" ที่มีชื่อเสียง - จรวด R-7 จุดเริ่มต้นในการทำงานขนาดใหญ่เกี่ยวกับขีปนาวุธคือมติของคณะรัฐมนตรีของสหภาพโซเวียตลงวันที่ 13 พฤษภาคม พ.ศ. 2489 ซึ่งลงนามโดย I.V. สตาลิน ทุกวันนี้ นักข่าวบางคนพยายามอธิบายความสนใจที่ผู้นำประเทศของเราจ่ายให้กับโครงการอวกาศ โดยเน้นไปที่ผลประโยชน์ทางทหารเป็นหลัก สิ่งนี้ยังห่างไกลจากความจริง ดังที่เห็นได้จากเอกสารสารคดีที่มีอยู่ในเวลานั้น แม้ว่าแน่นอนว่าจะมีข้อยกเว้นอยู่ก็ตาม ดังนั้น N.S. ครุสชอฟอ่านบันทึกของ S.P. ด้วยความไม่เชื่อหลายครั้ง Korolev แต่ถูกบังคับให้แก้ไขปัญหาอย่างจริงจังหลังจากที่ประธาน KGB รายงานเกี่ยวกับการปล่อยจรวด American Red Stone ที่ไม่ประสบความสำเร็จ ซึ่งตามมาด้วยว่าเครื่องจักรของอเมริกาสามารถส่งดาวเทียมขนาดประมาณส้มขึ้นสู่วงโคจรได้ แต่สำหรับ Korolev เอง มันสำคัญกว่ามากที่จรวด R-7 สามารถบินไปในอวกาศได้

เมื่อวันที่ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2500 ดาวเทียมโลกเทียมดวงแรกของโลกได้เปิดตัวได้สำเร็จ ระบบอัตโนมัติแหล่งจ่ายไฟของดาวเทียมได้รับการพัฒนาโดย N.S. ลิโดเรนโก.

ดาวเทียมโซเวียตดวงที่สองถูกส่งขึ้นสู่อวกาศโดยมีสุนัขไลกาอยู่บนเรือ ระบบที่สร้างขึ้นภายใต้การนำของ N.S. Lidorenko มอบฟังก์ชันที่สำคัญบนดาวเทียมด้วยแหล่งที่มาปัจจุบันที่หลากหลายซึ่งมีวัตถุประสงค์และการออกแบบที่หลากหลาย

ในช่วงเวลานี้ N.S. Lidorenko เข้าใจถึงความเป็นไปได้ของการใช้แหล่งพลังงานใหม่ที่ไม่มีที่สิ้นสุดในเวลานั้น - แสงแดด พลังงานแสงอาทิตย์ถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยใช้โฟโตเซลล์ที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอน ในเวลานั้น วัฏจักรของงานพื้นฐานทางฟิสิกส์เสร็จสมบูรณ์ และมีการค้นพบโฟโตเซลล์ (โฟโตคอนเวอร์เตอร์) ซึ่งทำงานบนหลักการของการแปลงรังสีโฟตอนจากแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบ

เป็นแหล่งนี้ - แผงโซลาร์เซลล์ - ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลักและแทบไม่สิ้นสุดสำหรับดาวเทียมโลกเทียมแห่งที่สามของโซเวียต - ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์วงโคจรอัตโนมัติที่มีน้ำหนักประมาณหนึ่งตันครึ่ง

การเตรียมการสำหรับการบินของมนุษย์ครั้งแรกสู่อวกาศได้เริ่มขึ้นแล้ว คืนนอนไม่หลับ ทำงานหนักหลายชั่วโมง... และวันนี้ก็มาถึง เรียกคืน N.S. Lidorenko: “ เพียงหนึ่งวันก่อนการเปิดตัวของ Gagarin ที่สภาหัวหน้านักออกแบบปัญหากำลังได้รับการตัดสินใจ... พวกเขาเงียบ Korolev:“ เอาล่ะอีกครั้งคุณมีความคิดเห็นอย่างไร” ผู้ชมเงียบอีกครั้ง “ ดังนั้น ฉันถ่ายปัสสาวะเป็นสัญญาณแสดงความยินยอม” โคโรเลฟลงนาม และเราทุกคนลงนามสิบสองลายเซ็นที่ด้านหลัง และกาการินก็บิน…”

หนึ่งเดือนก่อนการบินของกาการิน - 4 มีนาคม 2504 - เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่มีหัวรบของขีปนาวุธเชิงกลยุทธ์ถูกสกัดกั้น แหล่งพลังงานสำหรับอุปกรณ์ประเภทใหม่โดยพื้นฐาน - ขีปนาวุธต่อต้านขีปนาวุธ V-1000 - เป็นแบตเตอรี่ที่สร้างขึ้นโดยสมาคม Kvant

ในปี พ.ศ. 2504 งานก็เริ่มสร้างยานอวกาศระดับเซนิตด้วย ระบบที่ซับซ้อนแหล่งจ่ายไฟเดียวจากบล็อกขนาดใหญ่ซึ่งรวมถึงแบตเตอรี่ตั้งแต่ 20 ถึง 50 ก้อน

เพื่อตอบสนองต่อเหตุการณ์เมื่อวันที่ 12 เมษายน พ.ศ. 2504 ประธานาธิบดีจอห์น เคนเนดี้ ของสหรัฐอเมริกากล่าวว่า "รัสเซียเปิดทำการในทศวรรษนี้ เราจะปิดมัน" เขาประกาศความตั้งใจที่จะส่งมนุษย์ไปดวงจันทร์

สหรัฐอเมริกาเริ่มคิดอย่างจริงจังเกี่ยวกับการวางอาวุธในอวกาศ ในช่วงต้นทศวรรษที่ 60 กองทัพและนักการเมืองอเมริกันได้วางแผนที่จะเสริมกำลังทหารบนดวงจันทร์ - สถานที่ในอุดมคติสำหรับฐานบัญชาการและฐานขีปนาวุธของทหาร จากคำพูดของสแตนลีย์ การ์ดเนอร์ ผู้บัญชาการกองทัพอากาศสหรัฐ: “ในอีกสองหรือสามทศวรรษ ดวงจันทร์ซึ่งมีความสำคัญทางเศรษฐกิจ เทคนิค และการทหาร ในสายตาของเราจะมีคุณค่าไม่น้อยไปกว่าพื้นที่สำคัญบางแห่งบนโลกสำหรับ การปะทะทางทหารหลักเกิดขึ้นเพื่อประโยชน์ในการครอบครอง”

นักฟิสิกส์ Zh. Alferov ได้ทำการศึกษาหลายชุดเกี่ยวกับคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์ที่มีโครงสร้างต่างกัน - ผลึกที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งเกิดจากการสะสมของส่วนประกอบต่าง ๆ ทีละชั้นเป็นชั้นอะตอมเดียว

เอ็นเอส Lidorenko ตัดสินใจนำทฤษฎีนี้ไปใช้ในการทดลองและเทคนิคขนาดใหญ่ทันที บนยานอวกาศอัตโนมัติของโซเวียต - Lunokhod - เป็นครั้งแรกในโลกที่มีการติดตั้งแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ทำงานด้วยแกลเลียมอาร์เซไนด์และสามารถทนต่อ อุณหภูมิสูงมากกว่า 140-150 องศาเซลเซียส มีการติดตั้งแบตเตอรี่ไว้ที่ฝาบานพับของ Lunokhod เมื่อวันที่ 17 พฤศจิกายน พ.ศ. 2513 เวลา 07.20 น. ตามเวลามอสโก Lunokhod-1 ได้สัมผัสพื้นผิวดวงจันทร์ ได้รับคำสั่งจากศูนย์ควบคุมการบินให้เปิดแผงโซลาร์เซลล์ เป็นเวลานานไม่มีการตอบสนองจากแผงโซลาร์เซลล์ แต่แล้วสัญญาณก็ผ่านไป และแผงโซลาร์เซลล์ก็ทำงานได้อย่างสมบูรณ์ตลอดการทำงานของอุปกรณ์ ในวันแรก Lunokhod เดินทาง 197 เมตรในวินาที - แล้วหนึ่งกิโลเมตรครึ่ง... หลังจาก 4 เดือนในวันที่ 12 เมษายนความยากลำบากก็เกิดขึ้น: Lunokhod ตกลงไปในปล่องภูเขาไฟ... ในท้ายที่สุดก็มีความเสี่ยง ตัดสินใจแล้ว - ปิดฝาด้วยแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์และต่อสู้ทางของเราอย่างสุ่มสี่สุ่มห้า แต่ความเสี่ยงก็หมดลง

ในเวลาเดียวกัน ทีมงาน Kvant ได้แก้ไขปัญหาในการสร้างระบบควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำซึ่งเพิ่มความน่าเชื่อถือ ซึ่งทำให้อุณหภูมิห้องเบี่ยงเบนได้ไม่เกิน 0.05 องศา การติดตั้งทำงานได้สำเร็จในสุสานของ V.I. เลนินมานานกว่า 40 ปี กลายเป็นที่ต้องการในหลายประเทศ

ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในกิจกรรมของ N.S. Lidorenko คือการสร้างระบบจ่ายไฟสำหรับสถานีโคจรที่มีคนขับ ในปี พ.ศ. 2516 สถานีแรกในบรรดาสถานีเหล่านี้ คือ สถานีซัลยุต ซึ่งมีปีกแผงโซลาร์เซลล์ขนาดมหึมา ได้ถูกปล่อยขึ้นสู่วงโคจร นี่เป็นความสำเร็จทางเทคนิคที่สำคัญของผู้เชี่ยวชาญของ Kvant เซลล์แสงอาทิตย์ประกอบด้วยแผงแกลเลียมอาร์เซไนด์ ในระหว่างการทำงานของสถานีในด้านที่มีแสงแดดส่องถึงของโลก ไฟฟ้าส่วนเกินจะถูกถ่ายโอนไปยังแบตเตอรี่ไฟฟ้าและโครงการนี้ให้แหล่งพลังงานที่ไม่มีวันหมดสิ้น ยานอวกาศ.

สำเร็จและ งานที่มีประสิทธิภาพแผงโซลาร์เซลล์และระบบจ่ายไฟตามการใช้งานที่อวกาศ สถานีมีร์ และยานอวกาศอื่น ๆ ยืนยันความถูกต้องของกลยุทธ์การพัฒนาพลังงานในอวกาศที่เสนอโดย N.S. ลิโดเรนโก.

ในปี 1982 ทีมขององค์กรวิจัยและการผลิต "Kvant" ได้รับรางวัล Order of Lenin สำหรับการสร้างระบบพลังงานอวกาศ

สร้างโดยทีมงาน Kvant นำโดย N.S. Lidorenko อุปกรณ์จ่ายไฟให้พลังงานแก่ทหารเกือบทั้งหมดและ ระบบอวกาศประเทศของเรา. การพัฒนาของทีมนี้เรียกว่าระบบไหลเวียนของอาวุธในประเทศ

ในปี 1984 Nikolai Stepanovich ออกจากตำแหน่งหัวหน้านักออกแบบของ NPO Kvant เขาออกจากกิจการที่เจริญรุ่งเรืองซึ่งเรียกว่า "จักรวรรดิ Lidorenko"

เอ็นเอส Lidorenko ตัดสินใจกลับไปสู่วิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน เพื่อเป็นแนวทางหนึ่ง เขาจึงตัดสินใจใช้ของเขา วิธีการใหม่ประยุกต์ใช้แก้ปัญหาการแปลงพลังงาน จุดเริ่มต้นคือความจริงที่ว่ามนุษยชาติเรียนรู้ที่จะใช้พลังงานเพียง 40% ที่สร้างขึ้น มีแนวทางใหม่ที่เพิ่มความหวังในการเพิ่มประสิทธิภาพของอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าได้ 50% ขึ้นไป หนึ่งในแนวคิดหลักของ N.S. Lidorenko คือความเป็นไปได้และความจำเป็นในการค้นหาแหล่งพลังงานพื้นฐานพื้นฐานใหม่

แหล่งที่มาของวัสดุ: เนื้อหานี้รวบรวมบนพื้นฐานของข้อมูลที่ตีพิมพ์ซ้ำแล้วซ้ำอีกในสิ่งพิมพ์รวมถึงบนพื้นฐานของภาพยนตร์เรื่อง "Trap for the Sun" (กำกับโดย A. Vorobyov ออกอากาศเมื่อวันที่ 19 เมษายน 2539)

การดำเนินงานที่ประสบความสำเร็จและมีประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์และระบบจ่ายพลังงานยานอวกาศตามการใช้งานเป็นการยืนยันความถูกต้องของกลยุทธ์ในการพัฒนาพลังงานอวกาศที่เสนอโดย N.S. ลิโดเรนโก.

เมื่อเร็ว ๆ นี้การประชุม "New Generation of Suborbital Explorers" จัดขึ้นในโคโลราโดซึ่งมีการหารือเกี่ยวกับโครงการก่อสร้างสถานีพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศโดยเฉพาะ และหากไม่มีใครเอาแนวคิดดังกล่าวมาจริงจังมาก่อน ตอนนี้แนวคิดเหล่านั้นก็ใกล้จะนำไปใช้จริงแล้ว

ดังนั้น รัฐสภาคองเกรสแห่งสหรัฐอเมริกาจึงกำลังเตรียมแผนสำหรับการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของอเมริกาจากเชื้อเพลิงฟอสซิลไปเป็นพลังงานในอวกาศ แผนกอวกาศที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษจะรับผิดชอบในการดำเนินโครงการ NASA กระทรวงพลังงานและองค์กรอื่น ๆ จะมีบทบาทอย่างแข็งขันในการทำงาน

ภายในเดือนตุลาคมปีนี้กระทรวงยุติธรรมจะต้องยื่นเรื่องต่อรัฐสภาทั้งหมด การเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นและการเพิ่มเติมกฎหมายของรัฐบาลกลางที่มีอยู่เพื่อเริ่มการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ เป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรมสำหรับ ชั้นต้นมีการวางแผนที่จะพัฒนาระบบขับเคลื่อนอวกาศนิวเคลียร์เพื่อใช้ยานอวกาศที่นำกลับมาใช้ใหม่สำหรับการขนส่งอวกาศและการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในวงโคจร

เทคโนโลยีที่จะเปลี่ยนแปลง แสงแดดเข้าสู่กระแสไฟฟ้าและเทเลพอร์ตมายังโลก

โดยเฉพาะผู้เชี่ยวชาญจากแคลิฟอร์เนีย สถาบันเทคโนโลยีเสนอให้ส่องสว่างโลกโดยใช้ "พรมบิน" ในวงโคจร เป็นระบบแผงจำนวน 2,500 แผง หนา 25 มม. และยาว 2/3 ของสนามฟุตบอล องค์ประกอบของสถานีดังกล่าวจะถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรด้วยจรวด เช่น Space Launch System ซึ่งเป็นยานปล่อยจรวดขนาดหนักพิเศษของอเมริกาที่พัฒนาโดย NASA โรงไฟฟ้าอวกาศกำลังถูกสร้างขึ้นโดยเป็นส่วนหนึ่งของ SSPI (Space Solar Power Initiative) ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่าง California Tech University และ Northrup Grumman หลังได้ลงทุน 17.5 ล้านดอลลาร์เพื่อพัฒนาส่วนประกอบหลักของระบบในอีกสามปีข้างหน้า ความคิดริเริ่มนี้ยังได้รับการสนับสนุนจากนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA

ตามที่ศาสตราจารย์ Harry Atwater ของ Caltech ซึ่งเป็นผู้นำโครงการ Space Solar Power Initiative กล่าวว่า "พรมวิเศษ" แปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นคลื่นวิทยุและส่งไปยังโลก พลังงานจะถูกส่งโดยใช้หลักการ Phased Array ที่ใช้ในระบบเรดาร์ ซึ่งจะสร้างกระแสที่เคลื่อนไปในทิศทางใดก็ได้

แผงโซลาร์เซลล์ประกอบด้วยกระเบื้องขนาด 10x10 ซม. และมีน้ำหนักประมาณ 0.8 กรัม ซึ่งจะทำให้ต้นทุนการเปิดตัวโครงสร้างค่อนข้างต่ำ แต่ละแผ่นจะส่งพลังงานที่แปลงแล้วโดยอัตโนมัติ และหากหนึ่งในนั้นล้มเหลว ส่วนที่เหลือจะยังคงทำงานต่อไป ของหายหลายรายการเนื่องจาก เปลวสุริยะหรืออุกกาบาตขนาดเล็กจะไม่เป็นอันตรายต่อโรงไฟฟ้า ตามการคำนวณของนักวิทยาศาสตร์เมื่อมีการผลิตจำนวนมากค่าไฟฟ้าจากแหล่งดังกล่าวจะน้อยกว่าเมื่อใช้ถ่านหินหรือก๊าซธรรมชาติ

เปอร์เซ็นต์ของการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบติดตั้งภาคพื้นดินในสมดุลการจัดหาพลังงานโดยรวมของหลายประเทศทั่วโลกกำลังสูงขึ้นเรื่อยๆ แต่ความสามารถของโรงไฟฟ้าดังกล่าวมีจำกัด: ในเวลากลางคืนและในเมฆหนาทึบ แผงโซลาร์เซลล์จะสูญเสียความสามารถในการผลิตไฟฟ้า ดังนั้น ทางเลือกที่เหมาะสมที่สุดคือให้โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อยู่ในวงโคจร โดยที่กลางวันไม่หลีกทางให้กลางคืน และเมฆก็ไม่สร้างอุปสรรคระหว่างดวงอาทิตย์กับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ข้อได้เปรียบหลักของการสร้างโรงไฟฟ้าในอวกาศคือประสิทธิภาพที่เป็นไปได้ แผงโซลาร์เซลล์ที่อยู่ในอวกาศสามารถสร้างพลังงานได้มากกว่าแบตเตอรี่ที่อยู่บนพื้นผิวโลกถึงสิบเท่า

แนวคิดเกี่ยวกับโรงไฟฟ้าในวงโคจรได้รับการพัฒนามาเป็นเวลานานแล้ว นักวิทยาศาสตร์จาก NASA และเพนตากอนมีส่วนร่วมในการวิจัยที่คล้ายกันมาตั้งแต่ยุค 60 ก่อนหน้านี้การดำเนินโครงการดังกล่าวมีการชะลอตัวลง ราคาสูงการคมนาคมขนส่ง แต่ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี โรงไฟฟ้าอวกาศอาจกลายเป็นความจริงได้ในอนาคตอันใกล้

มีอยู่แล้วหลายอัน โครงการที่น่าสนใจสำหรับการก่อสร้างการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ในวงโคจร นอกเหนือจากโครงการริเริ่ม Space Solar Power Initiative แล้ว ชาวอเมริกันกำลังพัฒนาแผงโซลาร์เซลล์แบบวงโคจรที่จะดูดซับรังสีจากแสงอาทิตย์และส่งลำอิเล็กตรอนโดยใช้คลื่นวิทยุไปยังเครื่องรับบนโลก ผู้เขียนการพัฒนาเป็นผู้เชี่ยวชาญจากห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพเรือสหรัฐฯ พวกเขาสร้างแผงโซลาร์เซลล์ขนาดกะทัดรัดที่มีแผงเซลล์แสงอาทิตย์อยู่ด้านหนึ่ง ภายในแผงมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่แปลงกระแสตรงเป็นความถี่วิทยุเพื่อส่งสัญญาณ ส่วนอีกด้านหนึ่งรองรับเสาอากาศสำหรับส่งลำอิเล็กตรอนมายังโลก

ตามที่ผู้เขียนนำของการพัฒนา Paul Jaffe กล่าว ยิ่งความถี่ของลำอิเล็กตรอนที่นำพาพลังงานต่ำลง การส่งผ่านไปยังที่เชื่อถือได้ก็จะยิ่งมีความน่าเชื่อถือมากขึ้นเท่านั้น อากาศไม่ดี. และที่ความถี่ 2.45 GHz สามารถรับพลังงานได้แม้ในช่วงฤดูฝน เครื่องรับพลังงานแสงอาทิตย์จะให้พลังงานสำหรับการปฏิบัติการทางทหารทั้งหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลจะถูกลืมตลอดไป

สหรัฐอเมริกาไม่ใช่ประเทศเดียวที่วางแผนจะรับไฟฟ้าจากอวกาศ การต่อสู้อย่างดุเดือดเพื่อแย่งชิงแหล่งพลังงานแบบดั้งเดิมทำให้หลายรัฐต้องมองหา แหล่งทางเลือกพลังงาน.

JAXA หน่วยงานสำรวจอวกาศของญี่ปุ่นได้พัฒนาแพลตฟอร์มไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สำหรับติดตั้งในวงโคจรโลก พลังงานแสงอาทิตย์ที่รวบรวมได้จากการติดตั้งจะถูกส่งไปยังสถานีรับสัญญาณบนโลกและแปลงเป็นไฟฟ้า พลังงานแสงอาทิตย์จะถูกรวบรวมที่ระดับความสูง 36,000 กม.

ระบบดังกล่าวซึ่งประกอบด้วยสถานีภาคพื้นดินและสถานีโคจรหลายชุด ควรเริ่มดำเนินการได้เร็วที่สุดในปี 2573 โดยมีกำลังการผลิตรวม 1 กิกะวัตต์ ซึ่งเทียบได้กับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มาตรฐาน ด้วยเหตุนี้ ญี่ปุ่นจึงวางแผนที่จะสร้างเกาะเทียมที่มีความยาว 3 กม. ซึ่งจะใช้เครือข่ายเสาอากาศจำนวน 5 พันล้านเสาเพื่อแปลงคลื่นวิทยุความถี่สูงพิเศษให้เป็นพลังงานไฟฟ้า นักวิจัยของ JAXA Susumi Sasaki ซึ่งเป็นผู้นำการพัฒนา มั่นใจว่าการวางแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศจะนำไปสู่การปฏิวัติพลังงาน ทำให้เมื่อเวลาผ่านไปสามารถละทิ้งแหล่งพลังงานแบบเดิมโดยสิ้นเชิงได้

จีนมีแผนคล้ายกันซึ่งจะสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในวงโคจรโลกที่ใหญ่กว่าสากล สถานีอวกาศ. พื้นที่รวมของแผงโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งจะอยู่ที่ 5-6,000 ตารางเมตร ม. กม. ตามการคำนวณของผู้เชี่ยวชาญ สถานีดังกล่าวจะรวบรวมรังสีแสงอาทิตย์ได้ 99% ของเวลา และแผงโซลาร์เซลล์อวกาศจะสามารถผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าสถานีที่ใช้ภาคพื้นดินถึง 10 เท่า สันนิษฐานว่ากระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จะถูกแปลงเป็นไมโครเวฟหรือลำแสงเลเซอร์เพื่อส่งไปยังเครื่องเก็บภาคพื้นดิน การก่อสร้างมีกำหนดจะเริ่มในปี 2573 และโครงการนี้จะใช้งบประมาณประมาณ 1 ล้านล้านดอลลาร์

วิศวกรทั่วโลกกำลังประเมินความเป็นไปได้ของการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ ไม่เพียงแต่ในวงโคจร แต่ยังอยู่ในพื้นที่ใกล้ดวงอาทิตย์ ใกล้ดาวพุธด้วย ในกรณีนี้ จะต้องใช้แผงโซลาร์เซลล์น้อยลงเกือบ 100 เท่า ในกรณีนี้ อุปกรณ์รับสัญญาณสามารถเคลื่อนย้ายจากพื้นผิวโลกไปยังชั้นสตราโตสเฟียร์ได้ ซึ่งจะช่วยให้สามารถถ่ายเทพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในช่วงมิลลิเมตรและต่ำกว่ามิลลิเมตร

โครงการโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนดวงจันทร์ก็กำลังได้รับการพัฒนาเช่นกัน

ตัวอย่างเช่น บริษัท ญี่ปุ่น Shimizu เสนอให้สร้างแถบแผงโซลาร์เซลล์ที่ทอดยาวไปตามเส้นศูนย์สูตรของดวงจันทร์ทั้งหมดเป็นระยะทาง 11,000 กม. และกว้าง 400 กม.

โดยจะถูกวางไว้ที่ด้านหลังของดาวเทียมโลกเพื่อให้ระบบได้รับแสงแดดอย่างต่อเนื่อง แผงสามารถเชื่อมต่อได้โดยใช้สายไฟทั่วไปหรือระบบออปติคัล กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้มีการวางแผนให้ส่งโดยใช้เสาอากาศขนาดใหญ่และรับโดยใช้เครื่องรับพิเศษบนโลก

ตามทฤษฎีแล้ว โครงการนี้ดูดี สิ่งที่เหลืออยู่คือการหาวิธีส่งแผงนับแสนแผงไปยังดาวเทียมของโลกและติดตั้งที่นั่น รวมถึงวิธีส่งพลังงานจากดวงจันทร์ไปยังโลกของเราโดยไม่สูญเสียส่วนสำคัญ ของมันไปตลอดทาง: คุณจะต้องครอบคลุม 364,000 กม. ดังนั้นแนวคิดในการสร้างโรงไฟฟ้าบนดวงจันทร์จึงอยู่ไกลจากความเป็นจริงมากเกินไป และหากพวกเขาตระหนักรู้ ก็คงไม่เกิดขึ้นเร็วๆ นี้

ทัตยานา โกรโมวา

แบตเตอรี่และแผงโซลาร์เซลล์, แผงโซลาร์เซลล์, พลังงานทดแทน, พลังงานแสงอาทิตย์

บนดาวเทียมโลกดวงแรก อุปกรณ์ดังกล่าวใช้พลังงานกระแสไฟค่อนข้างน้อยและเวลาทำงานก็สั้นมาก ดังนั้นแหล่งพลังงานในอวกาศธรรมดาจึงถูกนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานในอวกาศแหล่งแรกได้สำเร็จ แบตเตอรี่.

ดังที่คุณทราบบนเครื่องบินหรือรถยนต์แบตเตอรี่เป็นแหล่งกระแสเสริมและทำงานร่วมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งมีการชาร์จใหม่เป็นระยะ

ข้อได้เปรียบหลักของแบตเตอรี่คือความน่าเชื่อถือสูงและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ข้อเสียเปรียบที่สำคัญข้อได้เปรียบหลักของแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้คือมีน้ำหนักสูงและสิ้นเปลืองพลังงานน้อย ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่สังกะสีเงินที่มีความจุ 300 Ah มีน้ำหนักประมาณ 100 กิโลกรัม ซึ่งหมายความว่าด้วยกำลังไฟฟ้าปัจจุบันที่ 260 วัตต์ (การสิ้นเปลืองพลังงานตามปกติบนดาวเทียมเมอร์คิวรีที่มีคนขับ) แบตเตอรี่ดังกล่าวจะทำงานได้น้อยกว่าสองวัน ความถ่วงจำเพาะของแบตเตอรี่ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของน้ำหนักที่สมบูรณ์แบบของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าจะอยู่ที่ประมาณ 450 กิโลกรัม/กิโลวัตต์

ดังนั้นจนถึงขณะนี้แบตเตอรี่เป็นแหล่งกระแสไฟอัตโนมัติจึงถูกนำมาใช้ในพื้นที่โดยใช้พลังงานต่ำเท่านั้น (สูงถึง 100 วัตต์) และอายุการใช้งานหลายสิบชั่วโมง

สำหรับดาวเทียมอัตโนมัติขนาดใหญ่ของโลกที่อิ่มตัวด้วยอุปกรณ์หลากหลายจำเป็นต้องใช้แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าที่ทรงพลังและเบากว่าพร้อมอายุการใช้งานที่ยาวนานมาก - นานถึงหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน

แหล่งที่มาปัจจุบันดังกล่าวเป็นเครื่องกำเนิดอวกาศล้วนๆ - องค์ประกอบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เซมิคอนดักเตอร์ที่ทำงานบนหลักการของการแปลงพลังงานแสงของรังสีดวงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าโดยตรง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้เรียกว่า แผงเซลล์แสงอาทิตย์ .

เราได้พูดคุยเกี่ยวกับพลังของการแผ่รังสีความร้อนจากดวงอาทิตย์ไปแล้ว ให้เราเตือนคุณว่าภายนอก ชั้นบรรยากาศของโลกความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ค่อนข้างสำคัญ: การไหลของพลังงานที่ตกกระทบบนพื้นผิวที่ตั้งฉากกับ แสงอาทิตย์มีค่าเท่ากับ 1,340 วัตต์ต่อ 1 ตร.ม. พลังงานนี้หรือที่เรียกว่าความสามารถของรังสีแสงอาทิตย์ในการสร้างเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกนั้นถูกใช้ในแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ หลักการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนแสดงไว้ในรูปที่ 1 สามสิบ.

แผ่นเวเฟอร์บางประกอบด้วยซิลิคอน 2 ชั้นที่แตกต่างกัน คุณสมบัติทางกายภาพ. ชั้นในเป็นซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์บริสุทธิ์ ด้านนอกเคลือบด้วยชั้นซิลิคอนที่ "ปนเปื้อน" บางมาก เช่น ผสมกับฟอสฟอรัส หลังจากการฉายรังสี "แผ่นเวเฟอร์" ด้วยแสงแดดแล้วจะมีการไหลของอิเล็กตรอนเกิดขึ้นระหว่างชั้นและเกิดความต่างศักย์ขึ้นและกระแสไฟฟ้าจะปรากฏขึ้นในวงจรภายนอกที่เชื่อมต่อชั้นต่างๆ

ความหนาของชั้นซิลิคอนที่ต้องการนั้นไม่มีนัยสำคัญ แต่เนื่องจากเทคโนโลยีที่ไม่สมบูรณ์จึงมักจะอยู่ระหว่าง 0.5 ถึง 1 มม. แม้ว่าจะมีเพียงประมาณ 2% ของความหนาของชั้นนี้เท่านั้นที่มีส่วนร่วมในการสร้างกระแส ด้วยเหตุผลทางเทคโนโลยี พื้นผิวขององค์ประกอบหนึ่งของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์มีขนาดเล็กมาก ซึ่งต้องมีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมขององค์ประกอบจำนวนมากในวงจร

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนผลิตกระแสเฉพาะเมื่อรังสีดวงอาทิตย์ตกบนพื้นผิวเท่านั้น และการสะสมกระแสสูงสุดจะเกิดขึ้นเมื่อระนาบของแบตเตอรี่ตั้งฉากกับรังสีดวงอาทิตย์ ซึ่งหมายความว่าเมื่อยานอวกาศหรือยานอวกาศเคลื่อนที่ในวงโคจร แบตเตอรี่จะต้องหันไปทางดวงอาทิตย์ตลอดเวลา แบตเตอรี่จะไม่จ่ายกระแสไฟในที่ร่ม จึงต้องใช้ร่วมกับแหล่งจ่ายกระแสอื่น เช่น แบตเตอรี่ หลังจะทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังเป็นตัวหน่วงสำหรับความผันผวนของปริมาณพลังงานที่ต้องการอีกด้วย

ประสิทธิภาพ แผงโซลาร์เซลล์มีขนาดเล็กก็ยังไม่เกิน 11-13% ซึ่งหมายความว่าจากแผงโซลาร์เซลล์สมัยใหม่ขนาด 1 ม. 2 กำลังไฟประมาณ 100-130 วัตต์ จริงอยู่ที่มีความเป็นไปได้ที่จะเพิ่มประสิทธิภาพ แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ (ตามทฤษฎีสูงถึง 25%) โดยการปรับปรุงการออกแบบและปรับปรุงคุณภาพของชั้นเซมิคอนดักเตอร์ ตัวอย่างเช่น มีการเสนอให้วางแบตเตอรี่ตั้งแต่สองก้อนขึ้นไปซ้อนกันเพื่อให้พื้นผิวด้านล่างใช้ส่วนหนึ่งของสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์ที่ชั้นบนส่งผ่านโดยไม่ดูดซับ

ประสิทธิภาพ แบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิพื้นผิวของชั้นเซมิคอนดักเตอร์ ประสิทธิภาพสูงสุดจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 25°C และเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 300C ประสิทธิภาพก็จะเป็นเช่นนี้ ลดลงเกือบครึ่ง แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์มีข้อได้เปรียบในการใช้งาน เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ สำหรับการสิ้นเปลืองกระแสไฟต่ำเนื่องจากพื้นที่ผิวขนาดใหญ่และความถ่วงจำเพาะสูง ตัวอย่างเช่นเพื่อให้ได้พลังงาน 3 kW ต้องใช้แบตเตอรี่ที่ประกอบด้วย 100,000 เซลล์ที่มีน้ำหนักรวมประมาณ 300 กิโลกรัมเช่น ที่ แรงดึงดูดเฉพาะ 100 กก./กิโลวัตต์ แบตเตอรี่ดังกล่าวจะใช้พื้นที่มากกว่า 30 ตร.ม.

อย่างไรก็ตาม แผงโซลาร์เซลล์ได้พิสูจน์ตัวเองเป็นอย่างดีในอวกาศว่าเป็นแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้และมีเสถียรภาพซึ่งสามารถทำงานได้เป็นเวลานานมาก

อันตรายหลักต่อเซลล์แสงอาทิตย์ในอวกาศคือรังสีคอสมิกและฝุ่นดาวตก ซึ่งทำให้เกิดการกัดเซาะของพื้นผิวของส่วนประกอบซิลิกอนและจำกัดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

สำหรับสถานีขนาดเล็กที่มีคนอาศัยอยู่ แหล่งที่มาปัจจุบันนี้ดูเหมือนจะยังคงเป็นแหล่งเดียวที่ยอมรับได้และมีประสิทธิภาพ แต่ NCS ขนาดใหญ่จะต้องการแหล่งพลังงานอื่น มีพลังมากกว่าและมีความถ่วงจำเพาะต่ำกว่า ในเวลาเดียวกันจำเป็นต้องคำนึงถึงความยากลำบากในการรับกระแสสลับโดยใช้แผงโซลาร์เซลล์ซึ่งจำเป็นสำหรับห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่