Sputnik 60А/ч 500А 12В | Аккумулятор 33
цена С учетом сдачи старого АКБ равной ёмкости 2500
старая цена 3390
- Производитель: TangStone
- Модель: Sputnik
- Артикул: Sputnik 4660003790559
- На складе: Есть
- Емкость: 60А/ч
- Пусковой ток: 500А
- Напряжение: 12В
- Тип клемм: стандартные клеммы
- Полярность: прямая полярн.
- Длина: 240
- Ширина: 175
- Высота: 190
- Гарантия: 12
Заказать аккумулятор
Новый китайский спутник связи вышел из строя
| ПоделитьсяКитайский спутник непосредственного телевещания Синосат-2 (Sinosat-2 или Xinnuo-2) прекратил функционирование на орбите через 10 суток после запуска. Спутник был выведен на орбиту 28 октября 2006 года с помощью ракеты-носителя CZ-3B, стартовавшей с космодрома Сичан.
Спутник Синосат-2 стал первым китайским аппаратом непосредственного телевещания, который был предназначен для трансляции ТВ программ на 100 млн. малогабаритных домашних антенн на территории Китая и соседних стран Азии.
Однако, по данным газеты South China Morning Post со ссылкой на инженера компании-оператора Sino Satellite Communication, вскоре после успешного вывода на геостационарную орбиту на спутнике не раскрылись панели солнечных батарей. В результате разрядки бортовых аккумуляторов спутник перестал посылать радиосигналы.
Пока официальные представители Китая отказываются комментировать поступившие в прессу Гонконга сообщения о состоянии спутника.
Космический аппарат Синосат-2 был создан на базе новой тяжелой платформы DFH-4 с использованием ретрансляторов Ku-диапазона радиочастот, изготовленных французской компанией Alcatel Alenia. С помощью апогейного двигателя 5 ноября спутник достиг геостационарной орбиты в точке 92 градуса в.д. Но уже 7 ноября инженеры центра управления обнаружили, что панели солнечных батарей на спутнике не раскрылись, оставив без подзарядки бортовые аккумуляторы. По сообщениям из Гонконга, создана специальная группа для действий в сложившейся ситуации.
По оценкам прессы, потеря спутника Синосат-2 стоимостью $254 млн. может привести к суммарным потерям медийного рынка в Китае и соседних странах в будущие 5 лет на сумму $12,7 млрд.
Как накормить спутник | Еженедельник «Военно-промышленный курьер»
От Солнца
Первый искусственный спутник Земли, доставленный на орбиту 4 октября 1957 года ракетой-носителем Р-7, передавал в земной эфир «бипанье» на двух частотах – 20 и 40 мегагерц. Для чего использовались два передатчика, каждый из которых потреблял мощность семь ватт, выдавая в эфир одноваттный сигнал. Также нужно было запитывать вентилятор, который необходим для охлаждения ламповых приемников при превышении рабочего температурного порога. Пиковое потребление мощности составляло порядка 40 ватт.
Питание «космической радиостанции» на протяжении трех месяцев обеспечивали две батареи из серебряно-цинковых аккумуляторов. Анодная батарея с напряжением 130 вольт имела емкость 30 ампер/час, накальная с напряжением 7,5 вольта – 140 ампер/час. Так вот на долю батарей приходилась большая часть массы спутника – 50 килограммов из 83,6 килограмма. У американцев соотношение масс в первом спутнике было иным за счет того, что, во-первых, использовался транзисторный передатчик с низким энергопотреблением, а во-вторых, уровень выходного сигнала был меньше, чем у советского, в 30 раз.
Первый спутник был по сути демонстрационным. Столь расточительное расходование объема и массы полезной нагрузки, выводимой в космос, не допускало продолжительное использование космического аппарата для решения каких-либо исследовательских целей. Аккумуляторы были уместны и во втором спутнике с собакой Лайкой, который не предполагал длительного функционирования его систем.
“ В настоящий момент идет работа создания ядерного реактора, который работал бы 10 лет. Но для сверхдальних полетов это не так уж и много ”
В третьем спутнике, запущенном 15 мая 1958 года, основным источником энергии, обеспечивавшим работу 12 приборов и связь с Землей, были опять использованы аккумуляторы. И они прослужили лишь три недели. Однако в качестве экспериментальных были установлены панели солнечных батарей.
Именно это направление в дальнейшем стало основным для того, чтобы снабжать энергией большую часть околоземных космических аппаратов, работа которых не требует повышенных энергозатрат. Правда, в дальнем космосе все гораздо сложнее.
Солнце – это неисчерпаемый источник энергии, которая выделяется в виде беспрерывного потока фотонов. Чем ближе к Солнцу, тем этот поток плотнее. На расстоянии до Земли (до входа в атмосферу) на один квадратный метр приходится энергия 1360 ватт. У поверхности Земли за счет атмосферного поглощения и ряда оптических явлений интенсивность потока даже при ясной погоде снижается примерно до 1000 ватт на квадратный метр.
В солнечной батарее происходит преобразование солнечной (световой) энергии в электрическую за счет открытого еще в позапрошлом веке фотоэлектрического эффекта. Его суть состоит в том, что фотоны, бомбардируя материал солнечной батареи, вышибают из него электроны, которые и создают электрический ток.
Классическим материалом для преобразователя считается кристаллический кремний. Используя его, удается достичь КПД порядка 8–13 процентов. То есть с квадратного метра батареи получат от 110 до 180 ватт. Именно такие батареи и применялись при реализации первых космических программ.
Построенные на базе кремния преобразователи состоят из двух слоев, один из которых – чистый, беспримесный, а второй – легированный. Таким образом получают p-n-переход. То есть как и в диоде.
Впоследствии стали использоваться более сложные подложки – двухслойные с применением других химических элементов. А затем и трехслойные, значительный выигрыш эффективности в которых получается от использования ныне модного арсенида галлия. И теперь КПД возрос до 20–25 процентов. То есть с квадратного метра удается снимать 340 ватт. Ну а в исследовательских лабораториях уже штурмуют 40-процентный рубеж.
Солнечные батареи обладают целым рядом достоинств. Об одном мы уже сказали – использование для преобразования практически вечного источника световой энергии. Помимо этого, они способны работать несколько лет, чуть ли не до десяти, без технического обслуживания. А также на их работу существенного влияния не оказывают дестабилизирующие факторы.
Однако эти самые факторы медленно, но верно приводят к деградации фотослоя, к снижению КПД. К ним относятся столкновение с мельчайшими твердыми частицами, радиационное облучение, возрастающее при солнечных вспышках, резкое изменение температуры при переходе из теневого участка орбиты на освещенный и обратно. Конструкторы пытаются свести к минимуму результаты таких воздействий, но окончательно искоренить их невозможно.
Сплошная химия
Как правило, в системах электропитания, использующих солнечные батареи, применяются и аккумуляторы, которые поддерживают работу систем, когда спутник переходит в область тени. Решают они и еще одну задачу – оказывают демпфирующее влияние, когда в сети резко меняется нагрузка.
На заре космической эпохи применялись серебряно-цинковые аккумуляторы, которые имели прекрасные по тем временам энергомассовые характеристики – 110–120 Вт•ч на килограмм. Однако они по сути были практически одноразовыми, выдерживая лишь до сотни циклов заряда/разряда. При этом по мере эксплуатации их емкость снижалась, и реальная польза от таких аккумуляторов – до момента, когда они не перевалили за 70–80 циклов. Есть и еще два существенных недостатка – длительное время заряда, а также недопустимость перезарядки.
В середине 70-х годов в космосе начали работать никель-водородные аккумуляторы, в которых используется газообразный водород. Они работают до сих пор на целом ряде космических аппаратов. Например, на МКС, на ряде беспилотных станций, исследующих Марс, на знаменитом телескопе «Хаббл». Их удельная энергоемкость ниже, чем у серебряно-цинковых, – 70–80 Вт•ч/кг. Однако достоинства с лихвой перекрывают снижение этого параметра. Главное из них – возможность эксплуатации несколько лет. На «Хаббле» никель-водородные батареи до замены на новые прослужили 19 лет. Данный вторичный химический источник тока допускает 20 тысяч циклов заряда/разряда при 85 процентах эффективности. Никель-водородные аккумуляторы не боятся перезарядки и имеют широкий диапазон рабочих температур. К недостатку относится усиливающийся при высоких температурах саморазряд.
Переход на следующий тип химических источников энергии состоялся благодаря работам трех ученых, которые получили Нобелевскую премию. Вот их имена: англичанин Майкл Стэнли Уиттингем, американец Джон Гуденаф и японец Акира Есино. Их исследования привели к появлению литий-ионных аккумуляторов. Особенность такого аккумулятора в том, что переносчиками заряда в нем являются ионы лития, который в чистом виде не используется. Катод включает в себя химические соединения лития (например, оксид кобальта лития), которые в результате реакции с электролитом выделяют ионы, переносящие заряд между электродами.
Литий-ионные аккумуляторы обладают рекордной на настоящий момент энергоемкостью – 110–250 Вт•ч/кг и имеют большую разность потенциалов, превышающую четыре вольта. А также большие значения выходного тока. Саморазряд – 1,6 процента в месяц. И количество циклов заряда вполне подходящее – 600.
Однако есть существенный недостаток. Когда аккумуляторы, совершенно безопасные в бытовых приборах, собираются в мощные батареи, возникает реальная опасность их возгорания и взрыва. Но с этим в космосе научились справляться, используя электронные системы управления на основе микропроцессоров, отслеживающих протекание процессов в батарее и корректирующих их в случае необходимости.
Литий-ионные батареи для космоса у нас создаются в ПАО «Сатурн» (г. Краснодар) с середины нулевых годов. Спустя десять лет они начали устанавливаться как на российские космические аппараты, так и на спутники, построенные для иностранных заказчиков. Емкость полутора десятков сатурновских батарей находится в диапазоне от 11 до 128 ампер/час. Удельная энергоемкость достигает 162 Вт•ч/кг. Номиналы напряжений – от 40 до 83 вольт. Какие-то батареи уже установлены на геостационарных спутниках. Какие-то предназначены для аппаратов, рассчитанных для межпланетных полетов, если, конечно, ведомство Рогозина наконец-то дозреет до решения таких задач, которые вовсю решались в 60–70-е годы.
Существуют сведения о том, что в обозримом будущем должен появиться литий-серный аккумулятор, электрические характеристики которого предположительно будут лучше в два-три раза, чем литий-ионного. Но это чрезвычайно сложная задача, при решении которой используются наноматериалы. Правда, у американцев уже есть лабораторные образцы. Однако от них до серийной продукции расстояние, как от Земли до Луны.
Космические АЭС
Все вышесказанное относится как к орбитальным полетам, так и к исследованию планет, расположенных к Солнцу ближе, чем Земля. Если же лететь в противоположную сторону, то интенсивность светового потока уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния до Солнца. И следовательно, солнечные батареи вскоре станут бесполезны. Как и аккумуляторы, которые будет нечем подзаряжать.
В данном случае используются источники либо электрохимической энергии (которые не столь эффективны), либо ядерной. Первые эксперименты с ядерным реактором для космоса начались в середине 60-х годов как в СССР, так и в США. И довольно скоро по обе стороны Атлантического океана пришли к единому мнению относительно конструктивно-физических особенностей реактора.
Была выбрана одноконтурная схема, что обеспечивало высокую температуру теплоносителя и облегчало конструкцию. Использовалась реакция с участием быстрых нейтронов. В качестве теплоносителя применялся солевой калий-натриевый расплав. Топливо – уран-235, обогащенный до 90 процентов. Никакой антирадиационной защиты не требовалось, поскольку реактор использовался в необитаемых аппаратах. Впоследствии популярность стали завоевывать жидкометаллические теплоносители, имеющие низкую температуру плавления. Запас топлива был невелик, в связи с чем длительность работы слегка превышала год, на первых же реакторах и того меньше.
В Советском Союзе впервые «для дела», а не для испытаний был использован реактор «Бук», созданный на НПО «Красная звезда» в начале 70-х годов. Он устанавливался на спутники радиолокационной разведки, входящие в систему глобальной морской космической разведки и целеуказания (МКРЦ) «Легенда». Три десятка спутников постоянно наблюдали за океаном, отслеживая перемещение натовских кораблей. Причем и днем, и ночью, то есть круглосуточно. И при переходе спутника в ночную зону, его РЛС запитывалась от реактора, поскольку аккумуляторы не могли дать необходимой мощности.
Однако следует учитывать, что вывод на околоземную орбиту работающих ядерных реакторов – дело небезопасное. И у нас, и у американцев были аварии, которые, к счастью, завершились легким испугом.
В январе 1978 года спутник «Космос-954», входящий в МКРЦ «Легенда», полностью вышел из строя и стал неуправляемым. Попытки вывести его на «орбиту захоронения» оказались безрезультатными. Началось неконтролируемое снижение спутника, на что немедленно среагировало Объединенное командование ПВО североамериканского континента NORAD. Известия о скором падении «русского спутника-убийцы с ядерным зарядом» начали распространять западные СМИ.
24 января спутник разрушился в атмосфере над территорией Канады и его обломки упали на малонаселенную часть провинции Альберта. Надо сказать, что улов, который собрали военные, был внушительным – более сотни фрагментов общей массой 65 килограммов. Радиоактивность некоторых деталей достигала 200 рентген/час. К счастью, никто из жителей не пострадал.
В заключение необходимо сказать, что проблема энергоснабжения сверхдальних пилотируемых полетов до сих пор не решена. В настоящий момент производятся попытки создания ядерного реактора, который работал бы 10 лет. Но для сверхдальних полетов это не так уж и много.
Правда, существуют источники, которые способны работать несколько десятилетий. Именно такой (точнее – три таких) установлен на аппарате «Вояджер-1», который был запущен в 1977 году. И сравнительно недавно он покинул пределы Солнечной системы.
На «Вояджере-1», как и на аналогичном аппарате «Вояджер-2», установлен радиоизотопный термоэлектрический генератор, в который на старте загрузили изотоп плутоний-238. Установка вырабатывает мощность, равную 470 ватт, что достаточно для обеспечения работы научной аппаратуры и связи с Землей.
Но со временем мощность генератора снижается. Арифметика тут такая. Полураспад этого изотопа – 88 лет. Следовательно, через 88 лет выходная мощность снизится до 235 ватт. Правда, зависимость чуть более сложная, она учитывает и технические особенности генератора, преобразующего тепловую энергию в электрическую. Поэтому к настоящему моменту «Вояджер-1» уже потерял половину своей мощности. Однако его приборы будут работать до 2025 года. После чего он, выключившись, будет бесконечно странствовать по Вселенной, неся золотой видеодиск с посланием к неземному разуму.
Мигранты на границе Беларуси и Польши: главное за 11 ноября
https://sputnik.by/20211111/migranty-na-granitse-belarusi-i-polshi—chto-proiskhodit—translyatsiya-1057838470.html
Мигранты на границе Беларуси и Польши: главное за 11 ноября
Мигранты на границе Беларуси и Польши: главное за 11 ноября
Сложная ситуация у границы сохраняется вот уже четвертый день — мигранты разбили палаточный городок и периодически пытаются прорваться через проволочные… 11.11.2021, Sputnik Беларусь
2021-11-11T07:17+0300
2021-11-11T07:17+0300
2021-11-11T21:31+0300
колючий забор евросоюза
новости беларуси
мигранты
белорусско-польская граница
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn11.img.sputnik.by/img/07e5/0b/0b/1057843222_878:18:3000:1211_1920x0_80_0_0_2c6fb4ef1188ebb0c3a2a9c397a76d2a.jpg
новости беларуси
Sputnik Беларусь
+74956456601
MIA „Rosiya Segodnya“
2021
Sputnik Беларусь
+74956456601
MIA „Rosiya Segodnya“
Новости
ru_BY
Sputnik Беларусь
+74956456601
MIA „Rosiya Segodnya“
https://cdnn11.img.sputnik.by/img/07e5/0b/0b/1057843222_821:0:3000:1634_1920x0_80_0_0_91c013749e12a307af3be137540d127c.jpgSputnik Беларусь
+74956456601
MIA „Rosiya Segodnya“
Sputnik Беларусь
+74956456601
MIA „Rosiya Segodnya“
новости беларуси, мигранты, белорусско-польская граница, новый онлайн для белой редактуры
Подписаться наСложная ситуация у границы сохраняется вот уже четвертый день — мигранты разбили палаточный городок и периодически пытаются прорваться через проволочные ограждения. Подробности о том, что происходит, читайте в текстовой трансляции Sputnik.
Утром 8 ноября несколько тысяч мигрантов двинулись к белорусско-польской границе. Они собрались неподалеку от пункта пропуска «Брузги» на белорусской стороне, заявляя, что намерены попасть через территорию Польши в Германию.Мигранты миновали пункт пропуска и ушли в лес, где неоднократно пытались прорваться через проволочное заграждение. Польская сторона не позволяет им это сделать.
Некоторым группам мигрантов периодически все-таки удается проникнуть в Польшу. Оставшиеся находятся на территории Беларуси в палаточном лагере в лесу у границы — по предварительным оценкам, там находится около двух тысяч человек, в том числе женщины и дети. С белорусской стороны им была доставлена гуманитарная помощь.Власти Польши усилили военное присутствие на границе.
Какова была обстановка во второй и третий день «осады» границы, можно найти на Sputnik.Сначала новыеСначала старые
Мигранты собираются у костров
Вечер спустился на лагерь на белорусско-польской границе
В Финляндию прибыло 30 беженцев с белорусско-польской границы, сообщила погранслужба страныПока ситуацию в Финляндии оценивают как стабильную, но готовятся к возможному увеличению количества беженцев.
Что движет белорусами, которые собирают одежду и продукты для мигрантов, застрявших на границе? У отца четверых детей ответ простой: «А как иначе?»
Тем временем Путин и Меркель еще раз обсудили обстановку на границе Беларуси и стран ЕС
Поручение президента выполнено — мигрантам привезли дрова.
В Минздраве также уточнили, что беременная женщина, которую сегодня госпитализировали, потеряла ребенка.
За помощью к медикам, по информации ведомства, обратились 18 человек, четверо госпитализированы.
Минздрав гарантирует оказание медицинской помощи всем мигрантам, находящемся в лагере.
«С медицинской точки зрения подвержены большим рискам при возникновении заболеваний и травм, конечно же, женщины и дети. Эти группы – всегда в приоритете, так как они более уязвимы», — сообщил начальник главного управления организации медицинской помощи Минздрава Алексей Щербинский.
В лагере появился и свой старейшина. Он знает языки и ведет со всеми переговоры.
Вот такие шалаши начали собирать в лагере у границы беженцы. Начинают и копать некое подобие землянок.
Папа Римский призвал Европу к солидарности с мигрантами
«Европа — это общий дом, населенный миллионами итальянских эмигрантов и мигрантов из других стран, которые обновляют лицо городов и стран», — сказал понтифик.
Корреспондент Sputnik побывал у волонтеров и посмотрел, какую помощь они собирают для мигрантов.
Представитель ООН предложил распределить беженцев в более безопасные места с границы.
«Приоритетом сейчас должно стать предотвращение потери жизней и перемещение людей в более безопасные места в Беларуси», — заявил Верховный комиссар ООН по делам беженцев Филиппо Гранди.
Одной из женщин в лагере стало плохо — ее госпитализировали.
Мигранты бегут за очередной машиной с продуктами, на этот раз помощь доставили волонтеры из БРСМ.
У мигрантов разряжаются пауэрбанки, корреспондент Sputnik рассказывает, что к нему уже несколько раз подходили с просьбой зарядить портативные аккумуляторы.
А польские власти пока не разрешают посетить «зону противостояния» на границе даже представителям Еврокомиссии.
Грузовой дрон «Почты России» пролетел более 100 км
«Почта России» показала первый полет почтового дрона. Тест прошел успешно – аппарат преодолел больше ста километров.
Испытания провели в Ямало-Ненецком автономном округе. Дрон вылетел из Салехарда в село Аксарка и вернулся обратно. Сам аппарат то, что называется «вертолетного типа». По сути, классический вертолет, только небольшой и без пилота.
Это российская разработка, совместный проект компаний «Авиационные вспомогательные системы» и «Аэромакс». Беспилотник может перевозить до ста килограммов груза на расстояние до 150 километров со скоростью до 90 км/ч. В воздухе при этом он может пробыть до пяти часов. Как уверяют, дрон способен летать даже в плохую погоду: в снег, град и ветер. «Почта России» планирует запустить беспилотную доставку по нескольким десяткам маршрутов на Чукотке, Ямале и в Ханты-Мансийском автономном округе.
По оценке компании, использование беспилотников увеличит среднюю скорость доставки в регионах в два раза. И одновременно, сделает эту доставку дешевле. Опять же вдвое. А еще, как рассчитывают увеличится и количество отправлений. В перспективе аж в 10 раз. «Почта России» – не единственная компания, которая тестирует подобные аппараты. Аналогичные испытания провел Газпром, и тоже в удаленных районах и теми же аппаратами. В «Почте России» уверяют, что они как раз подходят для таких условий. Они с двигателем внутреннего сгорания, то есть одновременно и достаточно мощные, и заправлять их можно без оглядки на наличие электросетей. И главное, литиевые аккумуляторы в общем случае плохо переносят холод. Считается, что проблемы начинаются уже при температуре около ноля, а при -20 батарея может терять до половины отдаваемой мощности.
Но в других климатических условиях обычно используют как раз электродвигатели. Впрочем, реально существующих коммерческих проектов беспилотной доставки по воздуху во всем мире не так много, с полдюжины.
Самые известные из них это Wing, дочка Google, которая уже некоторое время летает в Австралии, например. Пару месяцев назад было объявлено о завершении 100-тысячного рейса. И логистическая компания UPS. Эти доставляют небольшие посылки в США, запуская дрон прямо из машины курьерской службы. В частности, UPS демонстрировала, как такие коптеры могут доставлять, например, вакцину в труднодоступные районы. Или как они позволяют сократить время доставки в условиях сильно пересеченной местности.
Что же до «Почты России», то в компании хотя и высоко оценивают перспективы беспилотного проекта, имеют и некоторые замечания. Впрочем, не к конкретному дрону, а ко всем аналогам, существующим на рынке. По сути, все претензии сводятся к тому, что машины недостаточно автономны. Например, в «Почте» хотели бы летать дальше, чем обеспечивается радиосвязь между дроном и оператором. Сейчас этого нет.
Также не хватает алгоритмов автономного полета в случае возникновения нештатных ситуаций. Сейчас для решения возникающих проблем опять же требуется вмешательство удаленного оператора, который по большей части просто сидит в пункте управления, следит за процессом, вмешивается лишь по необходимости.
Ну и нельзя не сказать, что строго говоря, самый первый эксперимент с беспилотниками, в котором участвовала «Почта России», случился еще в 2018-м году в Бурятии. Там к доставке почтовых отправлений пытались приставить более привычного вида электрический мультикоптер. Но тот опыт оказался неудачным. Практически сразу после взлета, дрон разбился о стену ближайшего дома. Позже выяснилось, что проблема была на уровне подготовки к полету. Операторы не учли, что будет много журналистов и у каждого смартфон в режиме Wi-Fi точки доступа. Зашумленность радиоэфира и привела к потере управления.
В Норвегии построили первый в мире автономный электрический контейнеровоз
Норвежская компания Yara занимается производством удобрений. Ее завод является одним из самых «грязных» предприятий страны, и фирма намерена снижать вредные выбросы.
Норвежская компания представила электрический и автономный контейнеровоз Birkeland. Об этом пишет портал 3DNews со ссылкой на Reuters.
Длина корабля – 80 метров, грузоподъемность – 3200 тонн. Он не использует ископаемое топливо, а также не нуждается в команде. Однако в первые годы, во время обучения автономных систем и испытания Birkeland, он все-таки будет управляться людьми.
Контейнеровоз планируется запустить в эксплуатацию в начале следующего года. Его первый маршрут пролегает между городами Порсгрунн и Бревик. Они оба находятся на юге Норвегии. В первом – завод Yara, во втором – экспортный порт.
Расстояние между конечными точками маршрута – всего 14 км. Однако отмечается, что путь предстоит нелегкий. Нужно преодолеть узкие проливы, фьорды и коварные течения, а также адаптироваться к интенсивному движению других кораблей.
Если испытания контейнеровоза будут успешными, через несколько лет он перейдет на автономную работу. Искусственный интеллект способен сам работать с грузом, заряжать аккумуляторы и прокладывать путь. Это позволит минимизировать человеческий фактор.
«Довольно много инцидентов, происходящих на судах, происходят из-за человеческих ошибок. Например, из-за усталости», – уверен автор проекта Йостейн Браатен.
Заявлено, что Birkeland снизит выбросы углерода на 1000 тонн в год. Однако это только первый шаг на пути экологически чистых морских грузоперевозок.
«Мы совершили этот технологический скачок, чтобы показать, что это возможно. И я думаю, что в мире существует так много маршрутов, по которым смогут ходить суда такого типа», – заявил директор Yara Свейн Торе Холзетер.
Сфера пассажирских перевозок уже постепенно отказывается от ископаемого топлива. Недавно в России представили автобус, который работает на водороде.
Подпишитесь на Первый Севастопольский в Яндекс.Дзен
Подпишитесь на Первый Севастопольский в Гугл-Новостях
аккумуляторов CubeSat и спутниковых систем питания | AAC Clyde Space
Таблица данных Optimus Запрос продуктаБатарея CubeSat
Батареи CubeSat AAC Clyde Space OPTIMUS являются одними из самых летающих батарей космических кораблей в истории.С тысячами единиц, отправленных в миссии по всему миру, и сотнями единиц на орбите, наша батарея предлагает непревзойденное наследие на орбите. Наши батареи также имеют встроенные функции, такие как нагреватели и датчики с термостатическим управлением.
Комбинация использования цепочек ячеек, соединенных параллельно, с электроникой для защиты ячеек означает, что наши батареи CubeSat являются прочными, эластичными и обеспечивают внутреннее резервирование. Кроме того, использование защищенных параллельных цепочек позволяет нам легко и безопасно масштабировать аккумулятор для соответствия различным требованиям.
Наши аккумуляторы Optimus оптимизированы для полетов на низкую околоземную орбиту (НОО) с максимальной высотой 850 км. Они совместимы с широким спектром пусковых платформ, включая пилотируемые миссии, при интеграции в подходящие платформы. Если вы намереваетесь запустить свой CubeSat с пилотируемой летной платформы, мы можем провести дополнительные квалификационные и приемочные испытания, чтобы выполнить необходимые условия безопасности.
В отличие от многих других производителей, мы закупаем наши аккумуляторные элементы большими партиями, а затем подвергаем их всесторонним приемочным испытаниям.В ходе этого процесса мы также квалифицируем большую часть ячеек в соответствии с требованиями NASA ISS. Высокое качество сборки элементов и батарей делает их идеальными для использования в сложных условиях космоса.
Разработчики космических кораблей не могут рисковать с выбором батареи, так как это очень важно для успеха миссии. Наша батарея уже продемонстрировала отличные характеристики на орбите в более чем 100 миссиях за последние 10 или более лет, поэтому она отвечает всем требованиям.
Вторичные литиевые батареи для космических аппаратов
Вторичные литиевые батареи для космических аппаратовВторичные литиевые батареи для космических аппаратов
г.Дадли и Дж. Верниоль,
Подразделение энергии и преобразования энергии, Хранение энергии Секция, ESTEC, Нордвейк, Нидерланды
В то время как некоторые небольшие спутники имеют расчетный срок службы всего лишь год или два, для большинства более крупных космических аппаратов они составляют от 7 до 15 лет (GEO) и от 3 до 6 лет (LEO) и тренд для увеличения продолжительности этих миссий. Используемые батареи должно пройти от 1000 до 33000 циклов без сбоев и без любая возможность для обслуживания. Это значительно в превышение срока службы, требуемого большинством наземных аккумуляторов приложений, и это требование к жизненному циклу, которое должно довести ограниченный космический корабль до использования хорошо зарекомендовавшего себя щелочные батареи, никель-кадмиевые и никель-водородный.Однако даже при использовании до 80% их доступная мощность, эти технологии предлагают полезную массу плотности энергии не более 24 и 36 ватт-часов на килограмм (Втч / кг) соответственно при уровне заряда батареи (т.е. с учетом массы аккумуляторной упаковки). Последний литий-углеродная технология обещает произвести революцию в мир космических батарей по соотношению цена / производительность фактор.
Современное состояние
Большинство космических аппаратов находятся на околоземной орбите и проходят от 90 до 5500 затмений в год.Первая цифра типично для геостационарного (GEO) телекоммуникационного спутника, в то время как последнее типично для спутника на низкой околоземной орбите. (НОО), например, космический корабль для наблюдения за Землей. Во время затмения электроэнергия должна поступать от батарей, которые перезаряжается солнечными батареями, когда космический корабль снова всплывает на солнечный свет. Кроме того, бывают случаи, когда батареи призваны обеспечивать пиковую мощность при солнечном свете периоды. Как видно из рисунка 1, существующие современные аккумуляторы (никель-водородные) тяжелые, составляющие 15% от сухой массы типовых коммуникаций космический корабль и почти половина массы всей полезной нагрузки.Ясно, что любая масса, которую можно было бы сэкономить, используя более легкие батареи позволили бы соответствующее увеличение количества оборудования полезной нагрузки. Посмотрел с другой стороны, использование более легкие батареи могут быть очень рентабельными, если один помнит, что затраты на запуск (GEO) обычно порядка от 50000 долларов за килограмм. Вытеснены никель-водородные батареи ранее использовавшиеся никель-кадмиевые батареи из-за их массовое преимущество, несмотря на их гораздо более высокую стоимость и больший размер объем.
Рисунок 1.Разложение по сухой массе для крупных телекоммуникаций
космический корабль на никель-водородных батареях (любезно предоставлено
British Aerospace)
Литиевые вторичные батареи — долгое время впереди, но сейчас точно здесь
Давно поняли, что есть ряд ячеек химии, которые должны быть способны достичь лучше, чем 100 Втч / кг при уровне заряда батареи (при 100% емкости). Один К такому классу относятся элементы, использующие литий в качестве отрицательного электрода. и неводный электролит. Есть большой выбор кандидаты материалы положительного электрода.Хотя работа над этими типов ячеек существует с начала семидесятых годов, успешное коммерческое применение перезаряжаемого лития клеток был чрезвычайно ограничен из-за плохого цикла достижимая жизнь (максимум несколько сотен циклов) и в некоторой степени из-за опасений по поводу безопасности. (В контрастные литиевые первичные элементы обнаружили обширные применение, хотя соображения безопасности ограничивают их использование в домашних условиях в версиях большой емкости).
Плохой срок службы был связан с трудностью повторного нанесения покрытия. литий на отрицательный электрод во время перезарядки.А значительная часть лития повторно покрывается во время каждого цикл недостаточно интегрирован в электрод и может больше не разряжаться. Отсюда потеря емкости. Снова это давно поняли, что это можно преодолеть с помощью переход от использования металлического лития в качестве отрицательного электрод к другому материалу, который может « растворять » литий в твердой структуре, в которой атомы лития тем не менее мобильный (над этим работал один из авторов подход в конце семидесятых).Проблема заключалась в том, что масса лития, который может обратимо растворяться в материалы, которые были опробованы, были слишком малы по сравнению с массой электрода, отрицая большую часть плотности энергии преимущество, которое человек пытался получить.
Крупный прорыв был сделан Sony, когда в 1991 г. введены элементы, в которых металлический литий был заменен на угольный электрод со слоистой структурой, в который ионы лития могут обратимо и в большом количестве (примерно один литиевый атом на шесть атомов углерода).Эта идея была опробована в прошлого безуспешно, но прорыв состоял в том, чтобы найти правильная форма углерода и необходимая предварительная обработка для него функционировать обратимо. Использование углерода вместо лития металл по-прежнему не обходится без штрафных санкций. Это приводит к снижение потенциала ячейки примерно на 0,3 В, что увеличивает масса отрицательного электрода. К счастью, события в материалах положительного электрода показали, как компенсировать из-за этого недостатка напряжения и, возможно, еще большего что важно, открылся путь к более простому производству клеток.
В отличие от отрицательного электрода, положительные электроды имеют почти всегда были «электроды твердого раствора», в которых ионы лития могут свободно перемещаться в структуре слоев, обычно оксид или сульфид переходного металла. Содержание лития ионы можно варьировать в широком диапазоне составов, потому что заряд иона лития может быть уравновешен переменным зарядом ионов переходных металлов. Ранее производились литиевые элементы. в заряженном состоянии, то есть путем объединения литий-металлического отрицательного электроды с положительными электродами, не содержащие лития.В качестве ячейка была разряжена, напряжение, связанное с положительный электрод упал при введении ионов лития.
Прорыв в области положительных электродов был произведен в британской атомной лаборатории. Программа Energy Authority (теперь AEA Technology) в рамках которую Дж. Гуденаф из Оксфордского университета разработал новый класс положительных электродных материалов из твердого раствора, которые были уже литийсодержащий в синтезированном виде. В сочетании с новые углеродные положительные электроды, это принесло два важных преимущества.Во-первых, это позволило собрать ячейки в разряженном состоянии, так что больше не было необходимости обрабатывать металлический литий (или все еще очень чувствительный к воздуху и воде литий-углеродное соединение) в процессе производства. Это очень упростил процесс изготовления. Во-вторых, когда литий был удален с положительных электродов во время заряда, напряжение, связанное с электродом, увеличилось, в основном компенсация штрафа напряжения, связанного с отрицательным.
Любые элементы на основе литий-углеродных отрицательных электродов и Положительные электроды из твердого раствора называются литий-ионными. угольные или литий-ионные элементы.Последнее название относится к Тот факт, что ячейку можно рассматривать как ячейку концентрации в который литий остается в форме ионов, а напряжение равно из-за разницы в химической активности между положительный и отрицательный электроды. Работа такой ячейки схематически показано на рисунке 2. Теперь они находятся под энергичное развитие большинством основных производителей аккумуляторов по всему миру и особенно в Японии для использования в портативных электрическое оборудование, такое как компьютеры, электроинструменты и для электрические транспортные средства.Фактически, литий-ионные элементы не являются ограничивается графитом как анодным хозяином для ионов лития, альтернативы также находятся в стадии разработки.
Рис. 2. Схема литий-углеродного / ионного элемента.
операция
(любезно предоставлено AEA Technology)
Дальнейшее развитие, начатое в начале восьмидесятых годов, было заменить жидкий органический электролит литий-ионным электропроводящий полимерный электролит. Это открывает путь к изготовить все твердотельные батареи и дополнительно сэкономить масса батареи за счет устранения необходимости в контейнере для батареи для обеспечения механической прочности и герметичности.Тонкий- геометрия карт привлекательна с этой технологией, и она также делает более возможным изготовление биполярных батарей где несколько пар уложены последовательно в тот же пакет. Обратной стороной этого подхода является увеличение стойкость к электролиту, особенно при более низких температурах, что снижает пропускную способность ячейки по сравнению с жидким электролитическая ячейка такой же геометрии.
Перспективы литиевых аккумуляторных батарей в космосе
Типичный срок службы литий-углеродного элемента (глубокого) цикла в настоящее время сообщенные значения по-прежнему довольно скромны и составляют от 1000 до 2000 циклов.Тем не менее этого достаточно, чтобы быть достойным серьезного рассмотрение космических аппаратов GEO, а также космических аппаратов с ограниченным сроком службы маленькие спутники. Это также космические приложения, которые растут наиболее быстро и составляют подавляющее большинство космических аппаратов, которые должны быть запущены в 1997 году. Короче говоря, возможность вдвое уменьшить массу батареи на этих космических кораблях за стоимость, которая не должна превышать текущее состояние искусство слишком привлекательно, чтобы обойти его стороной. Рисунок 3 сравнивает прогнозируемые массы и объемы литий-углеродных батарей с те из текущих технологий.Видно, что литий-угольный аккумулятор по проекциям будет очень компактным, особенно по сравнению с независимым давлением текущего поколения судовые (ИПВ) никель-водородные батареи.
Рис. 3. Сравнение массы и объема литий-углеродных батарей.
в соответствии с текущими технологиями данные для IPV Ni-H 2 и
цилиндрический элемент Li-C
(любезно предоставлен SAFT)
Еще одним преимуществом является то, что эти элементы имеют напряжение от 2,5 до В 3 раза больше, чем у технологии щелочных элементов, что снижает количество ячеек, необходимых для каждой батареи, в таком же соотношении.Еще одна ценная особенность для некоторых космических приложений — это их «магнитная чистота». Используемая электродная подложка в никель-кадмиевых и никель-водородных батареях конечно никель, (ферро) магнитный металл. Это исключает их использование на борту научного космического корабля, проводящего эксперименты с участием чувствительные магнитометры. Были проведены серии ЕКА космические аппараты в этой категории: Heos, Geos, Giotto и большинство недавно Cluster. Всем приходилось использовать серебро-кадмий. аккумуляторы, которые хоть и имеют неплохую удельную энергию (около 70 Втч / кг при уровне заряда батареи), имеют плохую память и характеристики жизненного цикла.Требования кластера изложены в на самом деле довольно близко к пределам этой технологии. Литий- углеродные элементы не обязательно должны содержать ферромагнитные материалы и иметь уже продемонстрировал превосходные характеристики по сравнению с серебром-кадмием. Хотя этот тип приложения не является коммерческим, использование литий-углеродный должен обеспечивать более длительные миссии и увеличивать научная отдача.
Превосходный срок хранения, ожидаемый от углеродно-литиевого сплава, может также делает его привлекательным для питания некоторых зондов дальнего космоса и планетарных посадочных мест, где требуется ограниченное количество перезарядок.Текущая альтернатива, серебро- цинк, который был выбран для американского спутника Mars Pathfinder миссия страдает недостатком ограниченного срок хранения после добавления электролита. Получить вокруг этого ограничения клетки с дистанционной активацией были разработан в прошлом, но со значительным снижением стоимости, масса и сложность. Литий-углеродный не потребует такого меры. Технология была бы особенно ценной, если бы может быть рассчитан на работу при более низких температурах, вплоть до -20 ° C или ниже.
Развитие литий-углеродной технологии для космоса
В качестве важной части технологических исследований Программа (TRP) и в сотрудничестве с CNES, ЕКА начало разработка литий-углеродных (органический электролит) ячеек для космических приложений в SAFT (F) в 1994 году. Маленький (7 Ач) клетки-прототипы впоследствии были оценены в Европейском Испытательный центр космических батарей в ESTEC (Нидерланды) и обнадежил полученные результаты. Вторая фаза разработки находится в стадии реализации. прогресс.Здесь цель состоит в том, чтобы произвести подходящие клетки в диапазон от 40 до 100 Ач, подходящий для будущих телекоммуникаций космический корабль. Эти ячейки также предназначены для полета на борту. Стентор, демонстрационный космический корабль (рис. 4), который должен быть запущен в 2000 году. Развитие строится на гораздо более обширная программа производителя на будущее рынок электромобилей, на котором потребуются ячейки аналогичного емкость. Разработка и квалификация полного аккумуляторная система для больших геостационарных космических аппаратов занимает видное место в новом технологическом плане ESA на 1997–2009 годы.
Рисунок 4. Демонстрационный космический корабль «Стентор».
(любезно предоставлено CNES)
Как упоминалось ранее, еще одна многообещающая область применения — это рынок малых спутниковых сетей. Здесь ёмкости аккумуляторов в регионе от 2 до 5 Ач достаточно, размер уже доступен коммерчески от некоторых японских производителей для портативных электронное оборудование. В этой области низкая стоимость имеет первостепенное значение. поэтому привлекательным подходом является использование коммерческих ячеек, а не чем традиционный подход с использованием ячеек, построенных специально для космических приложений в небольшом количестве и по высокой цене.В Космические аппараты STRV 1 C и D, которые будут запущены вместе в 1998 г., будут использовать аккумуляторные модули, содержащие коммерческие ячеек (рис. 5), а ESA приступает к общей поддержке Технологическая программа (GSTP-2) компании AEA Technology (Великобритания), направленная на расширение этой модульной концепции для покрытия малых и средних размеров приложений и соответствовать более строгим требованиям надежности и требования к сроку службы, которые идут с ними.
Рис. 5. Шестиэлементный батарейный модуль для STRV
(любезно предоставлен
AEA Technology / BNSC)
Таким образом, ЕКА рассматривает эти две программы развития как бесплатный.Вместе они охватывают большинство космических приложений. не требуется более, скажем, 5000 циклов заряда-разряда, небольшое увеличение по сравнению с текущими возможностями этой технологии и тот, который имеет хорошие шансы быть достигнутым в каркас параллельного земного развития.
Для удовлетворения потребностей дальнего космоса в будущем предполагается исследовать улучшение характеристик ячеек при более низких температурах. Можно ли значительно улучшить жизненный цикл, чтобы удовлетворить Требования к длительным полетам на НОО пока неизвестны.Лаборатория оценка срока службы существующих коммерческих ячеек как функция глубины разряда, контроля температуры и заряда запланированы в ESTEC, чтобы понять, какие факторы больше всего влияют на жизненный цикл.
В рамках своей программы ASTP-4 ESA также ведет постоянную деятельность. в компании Danionics (DK) за разработку вторичного литиевого аккумулятор, в котором жидкий электролит заменен на литий-ионный проводящий полимер. Для космических приложений есть чтобы найти компромисс между прочностью и более низкой ожидаемая скорость этой конфигурации.Есть, однако есть основания надеяться, что полимерный электролит может позволить должен быть достигнут больший срок службы, что было бы важное преимущество. Прототип батареи с полимерным электролитом из этой программы должен быть доставлен в ESTEC позже, год для проверки жизни.
Жизненный цикл дает информацию не только о «изящных» снижение производительности, которое неизбежно сопровождает ячейку старение, но также и возможные режимы преждевременного отказа. Пока большинство из них можно устранить с помощью хорошего производственного контроля, иногда невозможно снизить риск до такого минимума уровни, которые можно игнорировать.Часть любой космической батареи дизайн — это анализ видов отказов и последствий (FMECA), который должен включать все мыслимые способы, которыми аккумулятор и его ячейки и другие компоненты могут выйти из строя и оценить влияние каждого из этих режимов отказа на последующих представление. Для соответствия требованиям надежности аккумулятор дизайн может включать соответствующие средства для минимизации воздействие вышедшей из строя ячейки. В случае никель-водородного например, обычно необходимо предоставить средства для обход ячейки, вышедшей из строя в разомкнутой цепи.Такого рода информация о литиевых вторичных элементах только начинает становятся доступными, но необходимы для оптимизации дизайна космической батареи.
Контроль заряда литиево-угольных аккумуляторов очень важен. аспект технологии, а также первоначальные концептуальные и макетные исследования в ETCA (B) (часть MSTP Агентства) программа) близятся к завершению. Контроль заряда важен из-за принципиальной разницы между литиевыми вторичными батареи и используемые в настоящее время щелочные системы.Оба никель-кадмиевые и никель-водородные элементы способны принятие значительного завышения без повреждений. Перезарядка приводит к образованию кислорода на положительном электроде, но конструкция клеток позволяет этому кислороду рекомбинировать химически на отрицательных электродах, предотвращая чрезмерное повышение давления, которое иначе могло бы произойти в герметичном клетка. Таким образом, в результате в ячейке нет чистых изменений. завышения, за исключением тепловыделения, которое сопровождает реакцию рекомбинации.
При перезарядке аккумулятора расходуется энергия, ограниченное количество завышения цен выгодно, потому что это гарантирует, что все элементы, соединенные последовательно в батарее, достигают полной зарядить в конце периода зарядки. Всегда есть риск того, что некоторые клетки будут иметь или разовьются в большей ток разряда или утечки, чем другие, так что без перезарядка и за большое количество циклов эти элементы могут «истощаются», что в конечном итоге снижает полезную емкость аккумулятор до уровня, недостаточного для удовлетворения потребностей полезная нагрузка во время затмения.Литиевые вторичные элементы, напротив, не обладают таким «безопасным» механизмом реакции перезарядки. Небольшой суммы перезарядки могут необратимо повредить последующая работа и чрезмерная перезарядка могут привести к накопление внутреннего давления, ведущее к разрыву. это поэтому не уверен, что можно будет поддерживать все ячеек в аккумуляторе при одинаковом уровне заряда без дополнительные средства для корректировки заряженности физических лиц клетки.
Высокая эффективность приема-передачи (полезная энергия, извлекаемая при разряде, деленное на энергию, необходимую для зарядки) литиевый углерод (обычно> 90%) — еще одно преимущество по сравнению с используемыми в настоящее время батареями, которые имеют КПД приближается к 80%.Это приводит к уменьшению вдвое выделение тепла в батарее. Вместе с несколько более высокая максимальная рабочая температура (вероятно, около 40 ° C, если срок службы не окажется чрезмерно скомпрометирован), это означает, что тепловая конструкция литиево- угольные батареи будут менее критичными и должны быть дополнительная экономия массы на термо- элементы управления, такие как пластины радиатора аккумуляторной батареи.
Температурный контроль батареи часто имеет решающее значение, потому что батареи обычно являются одним из самых больших источников тепла рассеяния на борту космического корабля, но также имеют один из наименьшие допустимые температурные диапазоны эксплуатации.Аккумулятор поэтому терморегулирование было бы еще более упрощено, если бы получается температурный диапазон работы литиевых батарей быть больше, чем для никель-кадмиевых и никель-водородных (обычно от -5 до + 25 ° C). Однако на данный момент это не уверен, какой практический нижний предел температуры для литий-угольные батареи будут.
Выводы
Это захватывающее время в области космических батарей. Литий- углерод обещает произвести революцию в космических батареях, обеспечивая гораздо больший рост производительности, чем тот, который был достигается при переходе с никель-кадмиевого на никель-водородный.Космические аппараты GEO, использующие эту технологию, будут иметь значительную конкурентное преимущество перед теми, кто использует никель-водород. Должно также обеспечивают значительное преимущество в соотношении цена / производительность для малые спутники, а также улучшить возможности миссий для некий научный космический корабль. В интересах сохранения Европейская конкурентоспособность, важно, чтобы возможные усилия, чтобы квалифицировать эту технологию для космоса как можно быстрее.
О нас | Поиск | Обратная связь
Бюллетень ESA Nr.90.
Опубликовано в мае 1997 г.
Разработано ESA-ESRIN ID / D.
Испытательная кампания космических батарей
Испытательная кампания космических батарей на разрушение для более чистого неба
Инженеры спустились в бункеры, чтобы проверить космические батареи на предмет разрушения — из-за перегрева, перезарядки, короткого замыкания и даже путем стрельбы по ним пулями. Трехлетняя испытательная кампания помогает оценить риск взрыва брошенных спутников на орбите из-за катастрофической реакции батарей. 1)
В испытательных бункерах Комиссии по альтернативным источникам энергии и атомной энергии (CEA) Франции проводились экстремальные «злоупотребления» испытаниями нынешнего поколения литий-ионных батарей для использования в космосе. Задача заключалась в разработке руководящих принципов, обеспечивающих безопасное отключение батарей на борту спутников после завершения космической миссии, помогая избежать поломки спутников, основного источника космического мусора.
Рис. 1. Это испытание на перезаряд литий-ионного аккумуляторного элемента на испытательных объектах CEA во Франции привело к взрыву (изображение предоставлено ESA / Airbus)
Рис. 2: Взрыв батарейного модуля: эта «неправильная» перезарядка космического батарейного модуля привела к температуре 950 ° C и, в конечном итоге, к взрыву (изображение предоставлено ESA / Airbus)
«Из более чем 250 известных спутниковых взрывов, произошедших на орбите, около 10 произошли из-за батарей», — объясняет инженер по энергетическим системам ESA Франсуа Баузье, курирующий проект.«Все взрывы батарей в прошлом были вызваны более старыми технологиями, которые больше не используются для новых миссий ЕКА».
«Современные литий-ионные аккумуляторы для космоса никогда не разламывались в полете, но они вполне могут взорваться при термическом, электрическом или механическом воздействии. Поэтому мы подвергли их чрезвычайно суровым условиям, чтобы имитировать то, с чем аккумуляторы могут столкнуться однажды космическая миссия завершается, и спутник остается на орбите «.
Рис. 3. Изображение спутника DMSP (Defense Meteorological Satellite Program) ВВС США, военного метеорологического спутника, расположенного на низкой околоземной орбите.3 февраля 2015 года космический корабль DMSP-13 распался примерно на 40 частей. Предполагается, что этот взрыв был вызван перезарядкой аккумуляторной батареи (фото предоставлено USAF)
Тестирование проводилось в рамках инициативы ЕКА по чистому пространству и было направлено на то, чтобы сделать спутники безопасными после завершения их миссии за счет их полного отключения.
Было проведено более 200 тестов на неправильное использование различных типов аккумуляторных элементов и модулей, то есть нескольких элементов, соединенных вместе.Эти элементы были либо совершенно новыми, либо подвергались искусственному космическому излучению и многократно заряжались и разряжались для их старения. В ходе испытаний основное внимание уделялось функционированию внутренних систем защиты внутри самих ячеек в экстремальных условиях, таких как внутренние автоматические выключатели или механизмы вентиляции в случае избыточного давления.
Рис. 4. Испытание на удар батареи микрометеороида: для имитации удара микрометеороида в элемент космической батареи была выпущена пуля диаметром 8 мм для имитации удара микрометеороида (предоставлено ESA / Airbus)
Методы разрушения включают внешние и внутренние короткие замыкания, отказы, которые могут возникнуть из-за проблем с изоляцией, структурных отказов или производственных дефектов; другие тесты включали перезарядку, приводящую к перегреву, а также тесты на прямой перегрев.
Были также проведены испытания на «переразряд», чтобы выяснить, действительно ли такой метод разряда может быть использован для безопасной «пассивирования» аккумуляторов по окончании их срока службы.
Высокие температуры батареи — например, те, которые могут возникнуть, когда дрейфующий спутник томится на орбитальном солнечном свете — могут вызвать очень быструю реакцию, иногда слишком быструю для срабатывания систем защиты.
«Другой метод злоупотребления заключался в имитации удара микрометеороида или космического мусора», — добавляет Франсуа.«Орбитальные скорости могут превышать 20 км / с; мы не могли достичь этой скорости на земле, поэтому решили использовать вместо них пулю большего размера — 8 мм вместо 0,8 мм. С этой конфигурацией была достигнута такая же общая энергия».
Рис. 5. Испытания ЕКА на «неправильное использование» космической батареи включали введение гвоздя в элемент батареи, чтобы вызвать внутреннее короткое замыкание (изображение предоставлено ESA / Airbus)
Большинство испытаний проводилось в инертной атмосфере, в которой не хватало кислорода, чтобы соответствовать орбитальной среде.Но этот недостаток кислорода не обязательно означает, что реакции менее бурные, поскольку сами элементы содержат как топливо, так и окислитель для сгорания.
Полученные в результате рекомендации по пассивации спутников включают в себя, что батареи должны быть максимально разряжены в конце их миссии и полностью отключены от солнечных батарей, чтобы избежать дальнейшего заряда или перезарядки. Кроме того, батареи следует хранить в пределах безопасных температур. В идеале эти рекомендации следует учитывать на ранней стадии разработки миссии.
Рисунок 6: Пассивация CleanSat (изображение предоставлено ESA)
Специалист ESA по аккумуляторным батареям Мария Несториди поддержала этот проект. «Важно понимать, что рекомендации этого мероприятия основаны на тестах, проведенных на существующих литий-ионных элементах, пригодных для использования в космосе. Пороговые значения для новых конструкций элементов, конечно же, должны будут быть определены в будущем соответствующими производителями аккумуляторов».
Пассивирование — важная проблема для всех спутников, но особенно для тех, которые находятся на НОО (низкая околоземная орбита) с интенсивным движением на высоте менее 2000 км, где международные правила требуют снятия с орбиты после миссии в течение 25 лет, и чтобы эти спутники оставались безопасными неактивными в тем временем.
1) «Испытания космических батарей на разрушение для более чистого неба», ЕКА, 12 марта 2019 г., URL: http://m.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/Clean_Space/
Testing_space_batteries_to_destruction_for_cleaner_skies
Информация, собранная и отредактированная в этой статье был предоставлен Гербертом Дж. Крамером из его документации: «Наблюдение за Землей и ее окружающей средой: обзор миссий и датчиков» (Springer Verlag), а также из многих других источников после публикации 4-го издания в 2002 году.- Комментарии и исправления к этой статье всегда приветствуются для дальнейших обновлений ([email protected]).
DirecTV опасается взрыва от спутника с поврежденной батареей
ВАШИНГТОН — DirecTV стремится вывести свой спутник Spaceway-1 из геостационарной дуги после того, как у 15-летнего спутника произошел серьезный сбой батареи, который, как опасается компания, может привести к его взрыву.
DirecTV сообщило Федеральной комиссии по связи США, что у него нет времени, чтобы исчерпать оставшееся топливо на Spaceway-1, прежде чем утилизировать его, подняв его на 300 километров над геостационарной дугой, регионом, где находится большинство крупных спутников связи мира.
Spaceway-1 — это созданный компанией Boeing спутник модели High Power 702, рассчитанный на работу в течение 12 лет. Запущенный в 2005 году на ракете «Зенит» 3SL «Морской старт», спутник массой 6080 кг первоначально обеспечивал прямое телевещание в высоком разрешении со своего орбитального среза на 102,8 градуса западной долготы. Совсем недавно Spaceway-1 использовался для резервирования пропускной способности Ka-диапазона над Аляской.
В декабре необъяснимая аномалия привела к «значительному и необратимому тепловому повреждению» батарей Spaceway-1, говорится в заявлении DirecTV, датированном янв.19. Компания Boeing, как говорится в документации, пришла к выводу, что батареи имеют высокий риск взрыва при перезарядке, поскольку поврежденные элементы невозможно изолировать.
DirecTV отключил полезную нагрузку спутника Spaceway-1 в Ka-диапазоне и работает со спутником, используя энергию, вырабатываемую непосредственно его солнечными батареями. Но в конце февраля спутник пройдет сквозь тень Земли, и, по словам компании, использование батареи станет «неизбежным».
«Риск катастрофического отказа батареи требует, чтобы Spaceway-1 был полностью выведен с орбиты и выведен из эксплуатации до начала сезона затмений 25 февраля», — сообщило DirecTV.
За исключением технических сбоев, FCC требует, чтобы лицензированные операторы спутников сбрасывали топливо на борту перед перемещением спутников на орбиту кладбища. DirecTV сообщила FCC, что может исчерпать не более «номинальной части из примерно 73 кг оставшегося двухкомпонентного топлива» на спутнике.
Сброс топлива — это мера безопасности, предназначенная для снижения риска взрыва выведенного из эксплуатации спутника. В то время как аналогичным спутникам потребовалось от двух до трех месяцев, чтобы выпустить оставшееся топливо, у DirecTV есть только один месяц, чтобы максимально пассивировать Spaceway-1, выводя его из геостационарной дуги.
До проблемы с батареями DirecTV подсчитала, что на борту Spaceway-1 достаточно топлива, чтобы оставаться в эксплуатации до 2025 года. Компания заявила, что сейчас ее приоритетом является вывод спутника из эксплуатации до 25 февраля, «чтобы снизить риск случайного взрыва. ”
DirectTV сообщило, что, поскольку Spaceway-1 был резервным спутником, его отказ не коснулся ни одного клиента. Тем не менее, компания оценивает, какие еще космические аппараты можно было бы переместить, чтобы компенсировать потерю резервных мощностей.
Батарея спутникового телевидения для прямого ТВ в космосе
26 апреля 2005 года компанияDirect TV ввела в эксплуатацию свой спутник прямого вещания Spaceway F1 для предоставления клиентам телевидения высокой четкости.Во-первых, он запустил адаптированный базовый спутник Boeing 702 на ракету Zenit 3SL с экваториальной платформы Odyssey Sea Launch. Затем на смену пришла основная энергия от двух литиевых батарей, получающих энергию от солнечных батарей. 22 января 2020 года Space News сообщили, что у спутника Direct TV возникли проблемы.
«Критическая неисправность» в аккумуляторе спутникового телевидения
Технические детали немногочисленны, хотя мы знаем, что батарея получила термическое повреждение от источника тепла. По всей видимости, Direct TV опасается, что при зарядке ячейки могут взорваться в любой момент.Однако, скорее всего, проблема заключается в тепловом выходе из строя, а не в повреждении спутника Direct TV от ударов.
Компания представила в Федеральную комиссию по связи США отчет о ксеноновой электростатической ионной системе подруливающего устройства. Он подтвердил, что не было достаточно времени, чтобы выпустить 73 кг биотопливного топлива, удерживающего спутник на станции. Это связано с тем, что для «пассивирования» потребуется месяц, тогда как катастрофический отказ батареи может произойти в любой момент во время зарядки.
Смещение спутника с орбиты — единственный вариант
Direct TV Spaceway F1 в настоящее время работает от аварийного питания непосредственно от своих солнечных батарей.Однако в конце февраля 2020 года он пройдет сквозь тень Земли, поэтому к этому времени необходимо будет перезарядить батареи.
Следовательно, единственным практическим решением было бы припарковать орбитальный аппарат Spaceway F1 в 300 км над геостационарной дугой. Это низкоорбитальное пространство находится за пределами атмосферы Земли и популярно для крупных спутников, потому что им требуется меньше энергии, чтобы противостоять гравитации.
Орбитальный аппарат Spaceway использовался в качестве резервного корабля в течение последних нескольких лет.Таким образом, пользователи Direct TV должны быть относительно равнодушны, когда спутник Direct TV выходит за пределы диапазона связи. Там он может мирно покоиться вечно или распадаться после взрыва батареи, что могут заметить только астрономы.
Связанные
Космические батареи, о которых мы иногда забываем
Радиоизотопные батареи на орбитальном аппарате Кассини
Изображение для предварительного просмотра: широкополосный спутник глобальной спутниковой связи
Ссылка для обмена видео: https://youtu.be/rf6kWK3ofJw
спутников для аккумуляторов | GeoConnexion
Кристиан Росси описывает, как спутниковые наблюдения за Землей помогают удовлетворить растущий спрос на металлические батареи
Обязательства с нулевым нулевым показателем требуют перехода к более чистому транспорту и хранению возобновляемой энергии, но это создает множество проблем для цепочек поставок энергии и полезных ископаемых.Низкоуглеродная технология требует значительных ресурсов с точки зрения минерального сырья. По оценкам Всемирного банка, если наша планета останется в рамках обязательства COP21 о повышении средней глобальной температуры значительно ниже 2 ° C, для использования энергии ветра, солнца и геотермальной энергии потребуется более трех миллиардов тонн минералов и металлов, поскольку а также накопитель энергии.
На этом фоне спрос на аккумуляторные металлы, такие как литий и кобальт, к 2050 году должен достичь 500% от текущего уровня производства.Обеспечение минеральными ресурсами будет иметь решающее значение для определения скорости и масштаба, с которыми экологически чистые энергетические технологии могут снизить выбросы парниковых газов и обеспечить устойчивое к изменению климата развитие.
Ренессанс
В Великобритании такие регионы, как Корнуолл, имеют богатое горнодобывающее наследие и переживают возрождение после недавних раскопок значительных залежей лития и других аккумуляторных металлов. Это увеличило потребность в новых и инновационных устойчивых методах, которые могут обнаруживать, идентифицировать и обезопасить эти источники для деятельности и рабочих мест по экологическому переходу.
ТехнологияEarth Observation (EO) может использоваться для определения участков с более высокой вероятностью присутствия металлов в батареях путем определения дескрипторов поверхности по спутниковым данным и использования специальных переводчиков для создания карт перспективности. Использование этих методов может определить новые целевые области для извлечения металла из батарей, которые в противном случае были бы невозможны, тем самым увеличивая предложение для удовлетворения растущего спроса. Этот подход — с региональной адаптацией — имеет привлекательность в глобальном масштабе.
С этой целью компания Satellite Applications Catapult недавно завершила финансируемый Космическим агентством Великобритании проект под названием «Спутники для батарей» в партнерстве с Cornish Lithium, инновационной компанией по разведке полезных ископаемых; Decision Lab, компания, занимающаяся наукой о данных и искусственным интеллектом; и ведущие космические компании CGG Satellite Mapping, Terrabotics и Pixalytics.Совместно с поддержкой Кемборнской горной школы Университета Эксетера и Британской геологической службы, проект последовал за успешным первым этапом, на котором изучались возможности использования оптических и радиолокационных данных ЭО для разведки подземных литиевых рассолов и разработки фоновых условий окружающей среды.
Фреймворк машинного обучения
Обе фазы основаны на выводе геологических и экологических поверхностных прокси, которые предполагают присутствие определенных металлов батарей. Типичными примерами являются геологические разломы, минеральные изменения, аномалии растительности и специфический земной покров.В то время как на первом этапе проекта использовались экспертные знания для объединения всех дескрипторов поверхностей, на втором этапе его расширили за счет рассмотрения структуры машинного обучения, которая должным образом объединяет все производные прокси без необходимости вмешательства человека. Кроме того, объем проекта расширился на портфель металлических батарей, таких как олово, медь, вольфрам, цинк, свинец, серебро и литий.
Производные карты были встроены в инструмент трехмерной визуализации для облегчения работы пользователя и интерпретации (макет показан ниже).Satellite For Batteries — это успешная демонстрация использования данных EO в различных дисциплинах, от геологического дистанционного зондирования до чистой науки о данных, по теме, которая приобретает все большее значение.
Спутниковые батареи должны обеспечивать функционирование и эволюцию
Спутниковые батареи должны обеспечивать функционирование и эволюцию
Батареи имеют решающее значение для правильного функционирования спутника в космосе и должны функционировать, чтобы обеспечить оптимальную работу спутника
ЭННИ СЕННЕТ-КАССИТИ
Saft
Cockeysville, MD
http: // www.saftbatteries.com
Телевещание, сотовые телефоны, GPS-навигация, военное наблюдение, научные эксперименты НАСА — все это возможно благодаря спутникам. Батареи — важная часть способности спутника работать в космосе. Вот почему нам нужны батареи в спутниках и какие аспекты батарей важны для обеспечения успеха миссии.
Батарейки в спутниках
Когда спутник находится на орбите вокруг Земли, солнечный свет позволяет солнечным панелям, расположенным по обе стороны от спутника, вырабатывать энергию из своих фотоэлектрических солнечных элементов.Однако спутники должны зависеть от второго источника энергии, потому что суточное вращение Земли блокирует спутник от солнца либо ежедневно, либо в определенное время года, в зависимости от спутника.
Вот здесь и появляются батареи. Как долго спутник использует батареи для получения энергии (в отличие от солнечных панелей), зависит от типа орбиты, на которой находится спутник.
Есть несколько различных типов орбит, на которых спутники могут вращаться вокруг Земли.Основными типами являются низкая околоземная орбита (LEO), средняя околоземная орбита (MEO) и геостационарная околоземная орбита (GEO). Каждый тип орбиты предъявляет разные требования к батарее.
Рис. 1. Спутники помогают в связи, навигации и безопасности. (Фото любезно предоставлено ESA AOES Media lab.)
В GEO спутники размещаются прямо над плоскостью экватора и нацелены на фиксированную точку на земном шаре, что позволяет им иметь ту же точную орбитальную скорость, что и Земля, поэтому они всегда остаются в одной и той же точке.В этом положении спутникам требуется 24 часа, чтобы вращать Землю; а для сезонов затмений (два периода по 45 дней в году) они используют батареи от 0 до 72 минут в день. Батареи для таких спутников GEO, используемых в основном для телекоммуникационных, военных и метеорологических систем, должны прослужить от 15 до 18 лет.
В отличие от спутников GEO, спутники LEO размещаются намного ближе к поверхности Земли (от 160 до 1000 км над землей) и вращаются быстрее, всего за 90 минут, чтобы облететь Землю.В этом положении спутник затмевается на 30-40 минут в день, поэтому батареи выдерживают около 5000 циклов в год. Спутники LEO обычно используются для космических станций и гражданских, научных или военных наблюдений, которые требуют повторных радиоконтактов с наземными станциями.
Между крайними точками спутников GEO и LEO находятся спутники MEO, которые используются в основном для систем глобального позиционирования. Они расположены на высоте от 1000 до 30 000 км и обращаются вокруг Земли примерно за 24 часа, хотя у них нет такой же скорости вращения, как у Земли.Эти спутники затмеваются солнцем от 0 до 80 минут во время сезонов затмений в течение двух периодов от 40 до 60 дней в году. Аккумуляторы для спутников MEO должны выдерживать около 170 циклов в год.
Помимо количества циклов батареи, необходимых для каждого типа орбиты, другие параметры, которые влияют на функцию батареи на спутнике, включают глубину разряда (DOD) и температуру. DOD — это процент заряда батареи, разряженной во время затмения.
В быстро меняющемся спутнике LEO, DOD будет ограничен, чтобы не перегружать батареи.Для спутника GEO оно будет выше, так как батарея используется только 90 дней в году.
Что касается температуры, то спутники подвергаются воздействию широкого диапазона температур от запуска до орбиты и во время полета вокруг Земли. Поэтому аккумулятор должен быть достаточно надежным, чтобы выдерживать резкие перепады температур.
Изготовление батарей для космоса
Сама по себе космическая среда предъявляет много требований к спутниковым батареям с точки зрения циклов, DOD и температуры.Аккумуляторы также облагаются налогом во время запуска из-за вибраций ракеты-носителя.
Помимо этих физических требований, промышленность коммерческих и военных спутников не склонна к риску из-за финансовых вложений в спутниковые миссии. Следовательно, очень важно, чтобы батареи были изготовлены так, чтобы они были безопасными и надежными, и чтобы они прослужили в течение всей миссии, часто до 15 лет.
При поиске аккумулятора производители спутников учитывают не только технологию аккумуляторов, но также летное происхождение и производителя аккумуляторов.Другие аспекты, которые следует учитывать, заключаются в том, что все те же материалы поступают от первоначальных поставщиков, а батареи и элементы изготавливаются без отклонений в соответствии с согласованными утвержденными письменными процедурами и процессами. Обычно с момента изготовления батареи до даты запуска проходит 5 лет из-за строгой квалификации и испытаний. Это связано с тем, что (за редкими исключениями) после запуска спутник его нельзя ни отремонтировать, ни заменить отдельные элементы.
Выход из строя батареи может означать потерянную миссию.Вот почему производители спутников ищут поставщиков, которые производят гальванические элементы, которые почти точно копируют друг друга, в дополнение к проверенному опыту работы в космосе.
Развитие технологий
В 1960-х годах никель-кадмий (NiCd) был основной технологией, используемой для спутников, и до сих пор в некоторой степени используется для спутников LEO, требующих более низких уровней мощности. Никель-кадмиевые батареи надежны, просты в управлении, имеют низкий уровень саморазряда и долгое время использовались в космосе.
Однако они также очень тяжелые и поэтому не всегда отвечают требованиям большей мощности и меньшего веса для многих современных спутников. В 1990-х годах никель-водородные (Ni-h3) батареи начали заменять никель-кадмиевые батареи, особенно в спутниках GEO из-за их высокого отношения энергии к массе.
Преимущество литий-ионных аккумуляторов
Сегодняшние производители спутников ищут технологии, которые уменьшают общий размер спутника из-за затрат на производство и запуск спутника.Более легкая и компактная батарея обеспечивает большую массу / объем на спутнике для большего количества транспондеров (спутников связи), более тяжелых научных компонентов (миссии НАСА) или более низких затрат на запуск. Хотя Ni-h3 значительно снижает вес спутника по сравнению с NiCd, литий-ионная (Li-ion) технология снижает вес еще больше из-за более высокой удельной энергии.
Более низкое тепловыделение — еще один источник снижения веса литий-ионных аккумуляторов. В сочетании с более высокой энергией и лучшей эффективностью заряда это позволяет производителю спутников уменьшить размер солнечных панелей спутников.
Рис.