Makalah ini membentangkan perbandingan komprehensif sistem penjanaan kuasa fotovoltaik di Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS) dan Stesen Angkasa Cina (CSS). Parameter utama termasuk spesifikasi pelbagai fotovoltaik, output sistem kuasa, konfigurasi struktur, teknologi sel, penyimpanan tenaga, dan keupayaan bekalan kuasa dianalisis untuk menyerlahkan ciri -ciri teknologi dan perbezaan operasi antara kedua -dua stesen angkasa.

1. Kuasa Array, Voltan, dan Semasa Fotovoltaik

1.1 Stesen Angkasa International (ISS)

ISS mempunyai empat sayap solar besar, dengan setiap sayap pada asalnya mampu menghasilkan lebih dari 30 kW, menghasilkan jumlah kuasa nominal sebanyak 124 kW (biasanya beroperasi sekitar 80 kW di bawah keadaan standard)¹. Arahan ini beroperasi pada voltan DC kira -kira 160 V, yang diturunkan ke 124 V melalui DC - DC Converter Units (DDCU) untuk Stesen -¹. Tahap semasa berbeza -beza dengan permintaan kuasa, tetapi puncak arus semasa boleh melebihi 187 A (dikira dari 30 kW / 160 V).

Sumber Imej: Berita Sohu. "Adakah stesen angkasa antarabangsa mempunyai stesen kuasa atau kuasa lain - peralatan penjanaan?"

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

Pada tahun 2021, NASA memulakan peningkatan dengan roll baru - out solar arrays (ROSA), meningkatkan jumlah kapasiti kuasa kepada 215 kW². Array yang dinaik taraf ini mengekalkan keserasian dengan sistem pengedaran 124 V yang sedia ada sambil meningkatkan kecekapan semasa sudut matahari yang rendah².

Sumber Imej: Pejabat Kejuruteraan Angkasa China. "NASA untuk menaik taraf Arahan Solar Stesen Antarabangsa."

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

Panel solar asal ISS mungkin diperoleh daripada pelbagai pengeluar. Tecstar, sebagai contoh, disediakan panel solar untuk program Modul Kawalan Interim ISS (ICM) pada masa lalu³. Komponen array Rosa yang dinaik taraf diperoleh daripada spectrolab⁴.

1.2 Stesen Angkasa Cina (CSS)

CSS menggabungkan enam kumpulan sayap solar dengan kuasa reka bentuk gabungan melebihi 100 kW⁵. Setiap sayap solar beroperasi pada voltan DC yang dioptimumkan untuk sistem pengurusan kuasa stesen (nilai khusus yang tidak didedahkan secara terbuka). Dengan jumlah kawasan yang dikerahkan sebanyak 138 m² merentasi empat sayap terbesarnya (27m × 4m setiap satu), CSS mencapai ketumpatan kuasa tinggi melalui teknologi sel canggih⁵. Penarafan semasa adalah berkadar dengan output kuasa, dengan anggaran melebihi 800 A pada voltan bas utama (diperolehi dari asumsi 100 kW / 125 V).

Sumber Imej: Netease News. "Reka bentuk yang sudah ketinggalan zaman? Stesen angkasa China 'ringan' dengan jurang 300 tan?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

Mengenai pengeluar komponen fotovoltaik CSS, sementara butiran khusus tidak dipublikasikan secara meluas, China mempunyai beberapa pengeluar panel solar domestik terkemuka. Sebagai contoh, syarikat-syarikat seperti Solarspace, pengeluar panel solar Tier-1 Cina yang ditubuhkan pada tahun 2011, berpotensi terlibat. Menjelang akhir tahun 2023, ia mempunyai kapasiti pembuatan yang mencapai 60 gigawatt sel dan 7.2 gigawatt modul, dengan pangkalan di Kemboja, Laos, dan China⁶. Satu lagi calon yang mungkin ialah Xpower Solar Energy Co., Ltd, penyedia tenaga bersih yang mengkhususkan diri dalam modul PV prestasi tinggi - dengan kapasiti pengeluaran global 1 GW modul dan dua loji pembuatan di China⁷.

2. Konfigurasi Struktural: Negeri yang disimpan dan ditempatkan

2.1is

Konfigurasi yang disimpan: susunan solar asal dilipat ke bahagian padat untuk dilancarkan, manakala array Rosa yang lebih baru disimpan dalam kanister silinder (≈1m diameter × 6m panjang)².

Konfigurasi yang digunakan: Setiap sayap array merangkumi 73 meter (240 kaki) dengan jumlah kawasan seluas 2,500 m² (27,000 kaki persegi)⁸. Lapan tatasusunan diedarkan di segmen orbit AS, dipasang pada gimbal berputar untuk mengesan matahari¹.
 

Pengagihan: Empat pasang susunan dari struktur kekuda stesen, dengan modul Rusia (Zvezda, Zarya) yang menampilkan susunan tambahan yang lebih kecil (Array Zarya kini ditarik balik)¹.

Sumber Imej: NASA. "Arahan Solar di Stesen Angkasa Antarabangsa."

https://www.nasa.gov/image (2} }Article/solar (3 }Arrays (4 }international (5 }space (6 )Station-2/

2.2css

Konfigurasi yang disimpan: Sayap solar dilipat dalam peringkat -, akordion - seperti struktur yang sesuai dalam fairings pelancaran, menggunakan bahan komposit ringan untuk penyimpanan padat.

Konfigurasi yang digunakan: Setiap sayap menyebarkan ke 27m × 4m, dengan sistem artikulasi dimensi multi - yang membolehkan putaran ± 180 darjah untuk penjejakan matahari yang optimum⁵. Six Wings diedarkan: Tianhe, Mengtian dan Wentian masing -masing mempunyai pasangan⁵.

Pengagihan: Penempatan simetri meminimumkan teduhan antara modul, dengan sayap yang meluas serenjang ke paksi longitudinal stesen.

3. Teknologi Sel Fotovoltaik

3.1is

Array Asal (1998) Gunakan sel solar silikon - dengan kecekapan penukaran ≈14%⁵.

Arus Rosa yang dinaik taraf menggabungkan triple lanjutan - sel simpang (mungkin GaAs - berasaskan) untuk meningkatkan kecekapan, walaupun bahan -bahan tertentu tetap tidak didedahkan².

3.2css

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

Sel -sel ini menggunakan indium gallium phosphide (INGAP), gallium arsenide (GaAs), dan lapisan germanium (GE) untuk menangkap pelbagai spektrum cahaya, kritikal untuk keadaan orbit bumi rendah -.

Sumber Imej: Netease News. "Reka bentuk yang sudah ketinggalan zaman? Stesen angkasa China 'ringan' dengan jurang 300 tan?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4. Sistem Penyimpanan Battery

4.1is

Bateri asal adalah nikel - bateri hidrida logam (ni - h₂), yang terdiri daripada 48 modul bateri bebas (ORU), dengan jumlah tenaga yang tersedia sebanyak 96kWh untuk keseluruhan sistem penyimpanan tenaga. Pada tahun 2017, ia telah dinaik taraf kepada bateri ion lithium -, dengan setiap nikel - bateri hidrida logam oru digantikan oleh lithium - bateri bateri ion, menggandakan kapasiti dan tenaga. Jumlah tenaga yang tersedia bagi keseluruhan sistem penyimpanan tenaga ISS telah meningkat kepada kira -kira 192 kWh¹⁰.

Bateri ini menyimpan ≈60% kuasa yang dihasilkan semasa tempoh siang untuk menyokong operasi semasa bayangan bumi (≈35 minit setiap orbit)⁸.

Nikel - bateri hidrogen pada ISS diperoleh daripada pelbagai pembekal. Memandangkan ISS bergerak ke arah bateri ion lithium yang lebih maju -, syarikat kumpulan GS Yuasa Corporation, GS Yuasa Technology Ltd. (GYT), telah menghasilkan sel ion lithium - untuk ISS sejak 2012¹¹.

4.2css

Setiap modul stesen angkasa China (modul Tianhe, modul Wentian, dan modul Mengtian) mempunyai sayap fotovoltaik sendiri dan sistem penyimpanan tenaga bebas. Sistem menggunakan bateri ion lithium -. Modul teras Tianhe dilengkapi dengan enam set bateri litium -, modul makmal Wentian dengan empat set, dan modul makmal Mengtian dengan empat set. Pegawai itu tidak mendedahkan kapasiti bateri tertentu. Walau bagaimanapun, menurut laporan awam dan spekulasi pakar, kapasiti setiap kumpulan bateri dijangka berada di tahap 100-200 AH, dan jumlah tenaga yang tersedia bagi seluruh sistem stesen angkasa dianggarkan melebihi 100 kWh¹².

Bagi CSS, kemungkinan pengeluar bateri lithium - termasuk CATL (kontemporari Amperex Technology Co., Limited), pemimpin global dalam lithium - ion pengeluaran bateri, dan kuasa spaceflight, yang mempunyai pengalaman dalam pembuatan pelbagai jenis bateri^5,13.

5. Keupayaan bekalan kuasa

5.1is

Menyokong beban maksimum 124 kW (ditingkatkan kepada 215 kW), menyokong sokongan hayat, sistem komunikasi, dan lebih daripada 50 eksperimen saintifik².

5.2css

Menjana ≈1,000 kWh setiap hari, mencukupi untuk berpuluh -puluh kabinet percubaan dan keperluan krew⁵.

Kapasiti 100+ kW membolehkan pengembangan masa depan, termasuk modul tambahan dan instrumen saintifik kuasa - tinggi.

Sistem fotovoltaik ISS dan CSS mencerminkan era reka bentuk dan keperluan operasi masing -masing. ISS, dengan kawasan array yang lebih besar dan peningkatan tambahan, mengutamakan keserasian warisan, manakala CSS memanfaatkan sel -sel GAAS maju dan reka bentuk modular untuk kecekapan yang lebih tinggi. Kedua -dua sistem ini menunjukkan penyelesaian yang mantap untuk mengekalkan kehadiran manusia di orbit bumi - rendah.

Sumber:

1.Sohu News. "Adakah stesen angkasa antarabangsa mempunyai stesen kuasa atau kuasa lain - peralatan penjanaan?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2. Pejabat Kejuruteraan Angkasa Beranak. "NASA untuk menaik taraf Arahan Solar Stesen Antarabangsa." https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3.spacedaily. "Kapal Tecstar ISS Panel Solar." https://www.spacedaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. "Boeing untuk menyediakan enam lagi susunan solar untuk Stesen Angkasa Antarabangsa." https://boeing.mediaroom.com/news={4 }ReleasesuSeed (5 }Statements?item (6}}

5.wang Yanan (pengetahuan aeroangkasa). "Bank Power Station China ': 1 juta yuan per meter persegi, menghasilkan 1000 kWh setiap hari." http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upstream_biz (9 }doubao

6.A1Solarstore. "Solarspace Solar Panel Review 2025: in - Look Depth." https://a1solarstore.com/blog/solarspace (8 }solar (9 }Panels (10 )Review (111}

7.xpower Solar. "Pengeluar Modul PV Solar yang terkemuka|Mengenai Xpower." https://www.xpowersolar.com/about/

8.NASA. "Arahan Solar di Stesen Angkasa Antarabangsa." https://www.nasa.gov/image ((5} }Article/solar ((6 }Arrays=(7 )International (8 }space (9 }Station-2/

9.Netease News. "Reka bentuk yang sudah ketinggalan zaman? Stesen angkasa China 'ringan' dengan jurang 300 tan?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10.Eugene Schwanbeck; Penni Dalton. "Stesen Angkasa Antarabangsa Lithium - bateri ion untuk sistem kuasa elektrik utama."

11.GS YUASA. "Lithium GS Yuasa - sel -sel ion untuk dihantar ke Stesen Angkasa Antarabangsa untuk kali keempat." https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=GS200509534828_785

12. Program Angkasa Manned. "Sistem Tenaga Stesen Angkasa China."

13.Solarfeeds. "Power Spaceflight 65 AH, 100 AH, 150 AH, 250 AH LEAD ACID (AGM) kapasiti bateri, harga, ulasan." https://www.solarfeeds.com/Battery/Long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long/long