Крылья для «Союза»

Как обеспечить энергией спутник на расстоянии в 250 км от Земли? А если он будет на высоте в 35 700 км на геостационарной орбите или необходимо в течение десятка лет обеспечивать электричеством самую дорогую лабораторию в мире?
Решать проблемы энергетики в космосе от Первого искусственного спутника Земли до современных космических аппаратов помогает АО «Научно-производственное предприятие «Квант».

На ИСЗ-1 были установлены серебряно-цинковые аккумуляторы производства «ВНИИТ» (ныне АО «НПП Квант»), обеспечившие работу радиопередатчика в течении 21 дня. А уже в 1958 году на отечественных космических аппаратах впервые начали применяться солнечные батареи (СБ). «Спутник-3» был оснащён кремниевыми панелями. Конечно, основным источником энергии для научной аппаратуры оставались аккумуляторы, а солнечные панели питали небольшой радиомаяк.

Корабли типа «Прогресс» и «Союз» тоже используют фотоэлементы производства «НПП Квант». Их финальную сборку и засветку я застал на производстве.

Сначала готовится каркас будущей батареи. На основании из стеклосетеполотна пропитанного эпоксидной смолой проводят кабель-каналы. Затем на сетку, с помощью медной проволоки, крепятся группы фотоэлементов, они соединяются токоотводами с магистральными линиями, выходят на генераторы и разъём солнечных батарей космического аппарата.

Работа очень кропотливая, сотрудники выкладывают фотоэлементы на полотно, словно мозаику. Каждая ячейка имеет свой номер и должна находиться на строго отведённом для неё месте. Перед испытаниями панель тщательно проверяют на наличие дефектов, буквально пылинки с неё сдувают.

И самая зрелищная часть — засветка солнечных батарей. Стенд осветителя состоит из 600 ламп по 1кВт каждая! От них идёт такой жар, что просто невозможно находиться рядом. Это «искусственное Солнце» необходимо для проверки работоспособности батарей. Панель нагревается до рабочей температуры и производится замер электрических параметров, где каждый отдельный элемент может быть измерен вручную.

Во время перелёта до МКС аккумуляторные батареи являются основным источником электропитания и совместно с солнечными батареями обеспечивают энергоснабжение всех систем корабля. А после стыковки с МКС корабли переводятся в режим хранения и используются для корректировки орбиты и уклонения от космического мусора.

Срок службы корабля «Союз» на орбите ~1 год, поэтому в солнечных батареях используются кремниевые фотоэлементы, они не так дороги в производстве и не успевают деградировать за год. Для спутников с бОльшим сроком эксплуатации используются батареи на основе арсенида галлия. КПД таких батарей выше, чем у кремниевых, но производство значительно сложнее и цена соответственно кусается. Зато гарантированный ресурс работы не менее 15 лет!

На данный момент применение солнечных батарей один из лучших способов получения электроэнергии для КА на околоземной орбите. У них есть множество недостатков, но большая часть из них будет проявляться при долгосрочных миссиях в дальнем космосе. Так что крылья «Союза» ещё не раз распахнутся на встречу Солнцу.