«Огонь-батареи»: как изменились космические солнечные батареи за 67 лет
Вот уже 67 лет основной источник выработки электроэнергии в ближнем космосе — солнечные батареи. 17 марта 1958 года США запустили на орбиту крошечный металлический спутник размером с грейпфрут, который впервые в истории был оснащен космическими солнечными батареями. Фотогенерирующие элементы мощностью несколько милливатт обеспечивали Vanguard 1 энергией в течение 6 лет.
Примерно в это же время спустя почти семь десятилетий российская аэрокосмическая компания БЮРО 1440 запустила в Москве полностью автоматизированную линию по производству космических солнечных батарей. Суммарная мощность производимых на ней изделий составит свыше 750 000 Вт в год, линия может быть быстро адаптирована под изменения конструкции и требований к энергопотреблению космического аппарата.
Какой путь прошли солнечные элементы космического типа с момента изобретения до современности, чем новое производство принципиально отличается от существующих и за какой технологией будущее – рассказываем в этой статье.
Солнечная энергия для спутников
Первая успешная попытка получить электроэнергию из солнечного света была предпринята еще в конце XIX века: американский изобретатель Чарльз Фриттс напрямую преобразовал солнечный свет в электрический ток, используя селен, покрытый тонким слоем золота. Но настоящая история солнечных батарей началась во времена космической гонки.
Успешная реализация идеи Сергея Королёва о запуске искусственных спутников Земли на космических ракетах остро поставила вопрос о продлении орбитальной жизни космических аппаратов. Первые спутники работали, пока действовали аккумуляторы, – считанные дни. Спутники, снабженные ядерными энергетическими установками, не получили широкого распространения на околоземных орбитах после нескольких аварий с падением высокоактивных обломков на поверхность Земли, поэтому ядерная космическая энергетика сейчас остается интересной лишь для миссий дальнего космоса. Так, Солнце стало единственным и безальтернативным первичным источником энергии для спутников, работающих вблизи нашей планеты.
В 1954 году три сотрудника американской Bell Laboratories создали первые в мире солнечные батареи на основе кремния, который с тех пор надолго занял свои «космические» позиции и сдал их лишь с наступлением XXI века. Советские инженеры разработали солнечные батареи для спутников практически одновременно с американскими коллегами. Коллектив Московского института источников тока (сейчас НПП Квант) под руководством Николая Лидоренко создал свои первые батареи (кстати, более мощные, чем американские) для обеспечения работы Спутника-3, вышедшего на орбиту спустя всего два месяца после Vanguard 1, но имевшего значительные размеры и оснащенного большим количеством научной аппаратуры, чем его американский собрат. И с тех пор лидерство в космической фотоэнергетике надолго оставалось за Советским Союзом.