บทความนี้นำเสนอการเปรียบเทียบที่ครอบคลุมของระบบการผลิตพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์บนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) และสถานีอวกาศจีน (CSS) พารามิเตอร์สำคัญรวมถึงข้อมูลจำเพาะของอาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์, เอาต์พุตระบบพลังงาน, การกำหนดค่าโครงสร้าง, เทคโนโลยีเซลล์, การจัดเก็บพลังงานและความสามารถของแหล่งจ่ายไฟได้รับการวิเคราะห์เพื่อเน้นลักษณะทางเทคโนโลยีและความแตกต่างในการดำเนินงานระหว่างสถานีอวกาศทั้งสอง

1. Photovoltaic Power แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า

1.1 สถานีอวกาศระหว่างประเทศ (ISS)

ISS มีปีกอาร์เรย์พลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่สี่ปีกโดยแต่ละปีกมีความสามารถในการสร้างมากกว่า 30 กิโลวัต¹- อาร์เรย์เหล่านี้ทำงานที่แรงดันไฟฟ้า DC ประมาณ 160 V ซึ่งก้าวลงไปที่ 124 V ผ่าน DC - DC Converter Units (DDCU) สำหรับสถานี - การกระจายแบบกว้าง¹- ระดับปัจจุบันแตกต่างกันไปตามความต้องการพลังงาน แต่กระแสสูงสุดต่ออาร์เรย์สามารถเกิน 187 A (คำนวณจาก 30 kW / 160 V)

แหล่งที่มาของภาพ: Sohu News "สถานีอวกาศนานาชาติมีสถานีพลังงานหรือพลังงานอื่น ๆ - การสร้างอุปกรณ์หรือไม่"

https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

ในปี 2021 NASA เริ่มการอัพเกรดด้วยม้วนใหม่ - out Solar Array (ROSA) เพิ่มความจุพลังงานทั้งหมดเป็น 215 kW²- อาร์เรย์ที่อัพเกรดเหล่านี้รักษาความเข้ากันได้กับระบบการกระจาย 124 V ที่มีอยู่ในขณะที่ปรับปรุงประสิทธิภาพในช่วงแสงแดดต่ำ².

แหล่งที่มาของภาพ: สำนักงานวิศวกรรมอวกาศของจีน "NASA เป็นอัพเกรดอาร์เรย์ Solar Station International"

https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

แผงเซลล์แสงอาทิตย์ดั้งเดิมของสถานีอวกาศนานาชาติน่าจะมาจากผู้ผลิตหลายราย ตัวอย่างเช่น Tecstar จัดเตรียมแผงโซลาร์เซลล์สำหรับโปรแกรมโมดูลควบคุมระหว่างกาล (ICM) ของสถานีอวกาศนานาชาติในอดีต³- ส่วนประกอบของอาร์เรย์ Rosa ที่อัพเกรดมาจาก spectrolab⁴.

สถานีอวกาศ 1.2chinese (CSS)

CSS รวมปีกโซล่าร์หกกลุ่มด้วยพลังการออกแบบรวมกันเกิน 100 กิโลวัตต์⁵- แต่ละปีกพลังงานแสงอาทิตย์ทำงานที่แรงดันไฟฟ้า DC ที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับระบบการจัดการพลังงานของสถานี (ค่าเฉพาะที่ไม่เปิดเผยต่อสาธารณะ) ด้วยพื้นที่ที่ใช้งานทั้งหมด 138 ตารางเมตรในสี่ปีกที่ใหญ่ที่สุด (27m × 4m ต่อคน) CSS จะได้รับความหนาแน่นพลังงานสูงผ่านเทคโนโลยีเซลล์ขั้นสูง⁵- การจัดอันดับปัจจุบันเป็นสัดส่วนกับกำลังขับโดยมีการประมาณการเกิน 800 A ที่แรงดันไฟฟ้าบัสหลัก (มาจากสมมติฐาน 100 kW / 125 V)

แหล่งที่มาของภาพ: NetEase News "การออกแบบที่ล้าสมัย? สถานีอวกาศของจีน 'น้ำหนักเบา' ด้วยช่องว่างขนาด 300 ตัน?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

เกี่ยวกับผู้ผลิตส่วนประกอบเซลล์แสงอาทิตย์ของ CSS ในขณะที่รายละเอียดเฉพาะไม่ได้เผยแพร่อย่างกว้างขวางจีนมีผู้ผลิตแผงโซลาร์เซลล์ในประเทศหลายราย ตัวอย่างเช่น บริษัท ต่างๆเช่น Solarspace ผู้ผลิตแผงโซลาร์เซลล์ Tier-1 ของจีนที่ก่อตั้งขึ้นในปี 2554 อาจมีส่วนร่วม ในตอนท้ายของปี 2023 มีความสามารถในการผลิตถึง 60 กิกะวัตต์ของเซลล์และ 7.2 กิกะวัตต์ของโมดูลโดยมีฐานในกัมพูชาลาวและจีน⁶- ผู้สมัครที่เป็นไปได้อีกคนคือ XPower Solar Energy Co. , Ltd ผู้ให้บริการพลังงานสะอาดที่เชี่ยวชาญในโมดูล PV ที่มีประสิทธิภาพสูง - ด้วยกำลังการผลิตระดับโลกของโมดูล 1 GW และโรงงานผลิตสองแห่งในประเทศจีน⁷.

2. การกำหนดค่าโครงสร้าง: สถานะที่เก็บและปรับใช้

2.1iss

การกำหนดค่าที่เก็บไว้: อาร์เรย์พลังงานแสงอาทิตย์ดั้งเดิมถูกพับลงในส่วนขนาดกะทัดรัดสำหรับการเปิดตัวในขณะที่อาร์เรย์ Rosa รุ่นใหม่จะถูกเก็บไว้ในถังทรงกระบอก (ความยาว≈1mเส้นผ่านศูนย์กลาง× 6m)².

การกำหนดค่าที่ปรับใช้: แต่ละปีกอาร์เรย์ครอบคลุมระยะ 73 เมตร (240 ฟุต) โดยมีพื้นที่ทั้งหมด 2,500 ตารางเมตร (27,000 ตารางฟุต)⁸- แปดอาร์เรย์มีการแจกจ่ายไปทั่วส่วนวงโคจรของสหรัฐอเมริกาติดตั้งบน gimbals หมุนเพื่อติดตามดวงอาทิตย์¹.
 

การกระจาย: อาร์เรย์สี่คู่ขยายออกจากโครงสร้างมัดของสถานีพร้อมโมดูลรัสเซีย (Zvezda, Zarya) ที่มีอาร์เรย์เสริมขนาดเล็ก (อาร์เรย์ของ Zarya ถูกดึงกลับมา)¹.

แหล่งที่มาของภาพ: NASA "อาร์เรย์พลังงานแสงอาทิตย์ในสถานีอวกาศนานาชาติ"

https://www.nasa.gov/image {2} article/solar {{3} arrays {{4} ennternational {{5} space {{6} station-2/

2.2CSS

การกำหนดค่าที่เก็บไว้: ปีกสุริยะถูกพับในสเตจหลาย -, หีบเพลง - เช่นโครงสร้างเพื่อให้พอดีกับการเปิดตัวงานเปิดตัวใช้วัสดุคอมโพสิตน้ำหนักเบาสำหรับการจัดเก็บขนาดกะทัดรัด

การกำหนดค่าที่ปรับใช้: แต่ละปีกปรับใช้เป็น 27m × 4m โดยมีระบบการประกบแบบมิติมัลติ -⁵- มีการแจกจ่ายปีกหกปีก: Tianhe, Mengtian และ Wentian แต่ละคนมีคู่⁵.

การกระจาย: ตำแหน่งสมมาตรช่วยลดการแรเงาระหว่างโมดูลโดยมีปีกขยายฉากกับแกนตามยาวของสถานี

3. Photovoltaic Technologies

3.1iss

อาร์เรย์ดั้งเดิม (1998) ใช้ซิลิคอน - เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพการแปลง≈14%⁵.

อัพเกรด Rosa อัพเกรดรวม Triple Advanced - เซลล์แยก (น่าจะเป็น GAAs -) เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพแม้ว่าวัสดุเฉพาะจะยังไม่เปิดเผย².

3.2CSS

Employs triple-junction gallium arsenide (GaAs) cells with >ประสิทธิภาพการแปลง 30%^5,9.

เซลล์เหล่านี้ใช้อินเดียมแกลเลียมฟอสฟอรัส (INGAP), Gallium Arsenide (GAAS) และชั้นเจอร์เมเนียม (GE) เพื่อจับภาพสเปกตรัมแสงหลายตัวซึ่งสำคัญสำหรับเงื่อนไข Orbit ต่ำ -

แหล่งที่มาของภาพ: NetEase News "การออกแบบที่ล้าสมัย? สถานีอวกาศของจีน 'น้ำหนักเบา' ด้วยช่องว่างขนาด 300 ตัน?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4. ระบบจัดเก็บข้อมูล

4.1iss

แบตเตอรี่ดั้งเดิมคือนิกเกิล - แบตเตอรี่โลหะไฮไดรด์ (ni - h₂) ประกอบด้วยโมดูลแบตเตอรี่อิสระ 48 โมดูล (ORU) โดยมีพลังงานทั้งหมด 96kWh สำหรับระบบจัดเก็บพลังงานทั้งหมด ในปี 2560 มันได้รับการอัพเกรดเป็นลิเธียม - ไอออนไอออนโดยแต่ละนิกเกิล - แบตเตอรี่โลหะไฮไดรด์ ORU แทนที่ด้วยลิเธียม - ไอออนไอออน ORU เพิ่มความจุและพลังงานเป็นสองเท่า พลังงานที่มีอยู่ทั้งหมดของระบบจัดเก็บพลังงาน ISS ทั้งหมดเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 192 kWh¹⁰.

แบตเตอรี่เหล่านี้เก็บพลังงานที่สร้างขึ้น≈60% ในช่วงกลางวันเพื่อรองรับการดำเนินงานในช่วงเงาของโลก (≈35นาทีต่อวงโคจร)⁸.

นิกเกิล - แบตเตอรี่ไฮโดรเจนบนสถานีอวกาศนานาชาตินั้นมาจากซัพพลายเออร์หลายราย เมื่อสถานีอวกาศนานาชาติก้าวไปสู่แบตเตอรี่ลิเธียมขั้นสูง - ไอออน, บริษัท กลุ่ม GS Yuasa Corporation, GS Yuasa Technology Ltd. (GYT) ได้ผลิตลิเธียม - เซลล์ไอออนสำหรับ ISS ตั้งแต่ปี 2012¹¹.

4.2CSS

แต่ละโมดูลของสถานีอวกาศของจีน (โมดูล Tianhe โมดูลเวนท์และโมดูล Mengtian) มีปีกเซลล์แสงอาทิตย์และระบบจัดเก็บพลังงานอิสระ ระบบใช้แบตเตอรี่ลิเธียม - ไอออน โมดูล Core Tianhe ติดตั้งลิเธียมหกชุด - ไอออนแบตเตอรี่โมดูลห้องปฏิบัติการ Wentian ที่มีสี่ชุดและโมดูลห้องปฏิบัติการ Mengtian ที่มีสี่ชุด เจ้าหน้าที่ไม่ได้เปิดเผยความจุแบตเตอรี่ที่เฉพาะเจาะจง อย่างไรก็ตามตามรายงานสาธารณะและการคาดเดาจากผู้เชี่ยวชาญความจุของแต่ละกลุ่มแบตเตอรี่คาดว่าจะอยู่ที่ระดับ 100-200 AH และพลังงานทั้งหมดที่มีอยู่ของระบบสถานีอวกาศทั้งหมดคาดว่าจะมีมากกว่า 100 kWh¹².

สำหรับ CSS ผู้ผลิตที่เป็นไปได้ของลิเธียม - ไอออนแบตเตอรี่ ได้แก่ CATL (บริษัท เทคโนโลยีแอมป์ร่วมสมัย จำกัด ) ผู้นำระดับโลกในลิเธียม - การผลิตแบตเตอรี่ไอออนและ Spaceflight Power ซึ่งมีประสบการณ์ในการผลิตแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ^5,13.

5. ความสามารถในการจัดหา

5.1iss

รองรับการโหลดสูงสุด 124 กิโลวัตต์ (อัปเกรดเป็น 215 กิโลวัตต์) การช่วยชีวิตระบบการสื่อสารและการทดลองทางวิทยาศาสตร์กว่า 50 ครั้ง².

5.2CSS

สร้าง≈1,000 kWh ต่อวันเพียงพอสำหรับตู้ทดลองและความต้องการของลูกเรือหลายสิบคน⁵.

ความจุ 100+ kw ช่วยให้สามารถขยายตัวในอนาคตรวมถึงโมดูลเพิ่มเติมและเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์พลังงานสูง -

ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ISS และ CSS สะท้อนให้เห็นถึงยุคการออกแบบและข้อกำหนดการดำเนินงานของพวกเขา สถานีอวกาศนานาชาติที่มีพื้นที่อาร์เรย์ขนาดใหญ่และการอัพเกรดที่เพิ่มขึ้นจัดลำดับความสำคัญความเข้ากันได้ของมรดกในขณะที่ CSS ใช้ประโยชน์จากเซลล์ GAAS ขั้นสูงและการออกแบบแบบแยกส่วนเพื่อประสิทธิภาพที่สูงขึ้น ทั้งสองระบบแสดงให้เห็นถึงการแก้ปัญหาที่แข็งแกร่งสำหรับการดำรงอยู่ของมนุษย์ในระดับต่ำ - วงโคจรโลก

แหล่งที่มา:

1. ข่าว Sohu "สถานีอวกาศนานาชาติมีสถานีพลังงานหรือพลังงานอื่น ๆ - การสร้างอุปกรณ์หรือไม่" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2. สำนักงานวิศวกรรมอวกาศของ China Manned "NASA เป็นอัพเกรดอาร์เรย์ Solar Station International" https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3.Spacedaily "Tecstar Ships ISS แผงโซลาร์เซลล์" https://www.spacedaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. "โบอิ้งให้บริการอาร์เรย์พลังงานแสงอาทิตย์อีกหกแห่งสำหรับสถานีอวกาศนานาชาติ" https://boeing.mediaroom.com/news-

5. วัง Yanan (ความรู้ด้านการบินและอวกาศ) "ธนาคารอวกาศของจีน 'ธนาคารไฟฟ้า': 1 ล้านหยวนต่อตารางเมตรสร้าง 1,000 kWh ทุกวัน" http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upstream_biz {9} odoubao

6.A1Solarstore "แผงโซลาร์เซลล์ Solarspace รีวิว 2025: ใน - รูปลักษณ์เชิงลึก" https://a1solarstore.com/blog/solarspace)

7.xPower Solar "ผู้ผลิตโมดูลโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ชั้นนำ|เกี่ยวกับ XPower" https://www.xpowersolar.com/about/

8. Nasa "อาร์เรย์พลังงานแสงอาทิตย์ในสถานีอวกาศนานาชาติ" https://www.nasa.gov/image {{5} article/solar {{6rems

9. ข่าว "การออกแบบที่ล้าสมัย? สถานีอวกาศของจีน 'น้ำหนักเบา' ด้วยช่องว่างขนาด 300 ตัน?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10. Eugene Schwanbeck; Penni Dalton "สถานีอวกาศนานาชาติลิเธียม - แบตเตอรี่ไอออนสำหรับระบบพลังงานไฟฟ้าหลัก"

11.gs Yuasa "ลิเธียมของ GS Yuasa - เซลล์ไอออนที่จะส่งไปยังสถานีอวกาศนานาชาติเป็นครั้งที่สี่" https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=gs200509534828_785

12. โปรแกรมอวกาศที่มีการจัดการของ China "ระบบพลังงานของสถานีอวกาศของจีน"

13.Solarfeeds "Spaceflight Power 65 AH, 100 AH, 150 AH, 250 AH AH Lead Acid (AGM) ความจุแบตเตอรี่ราคารีวิว" https://www.solarfeeds.com/battery/long {{9}life {{10} {{11 }series/ {9} life