Az űrrepülőgép áramellátó rendszere ( energiaellátási rendszer , SEP ) - más rendszerek áramellátását biztosító űrhajórendszer , az egyik legfontosabb rendszer, sok tekintetben meghatározza az űrjárművek geometriáját, kialakítását, tömegét, aktív élettartamát. Az áramellátó rendszer meghibásodása a teljes készülék meghibásodásához vezet.
Az áramellátó rendszer általában a következőket tartalmazza: elsődleges és másodlagos áramforrás, átalakítók, töltők és vezérlő automatika.
A berendezés erőművének szükséges teljesítménye az új feladatok elsajátításával folyamatosan növekszik. Tehát a Föld első mesterséges műholdjának ( 1957 ) körülbelül 40 W -os, a Molnija-1+ készüléknek ( 1967 ) 460 W -os [1] , a kommunikációs műholdnak a Yahsatnak volt egy erőműve. 1B (2011) - 12 kW [2] .
Napjainkban a külföldön gyártott űrhajók fedélzeti berendezéseinek többsége állandó, 50 vagy 100 voltos feszültséggel működik. Ha a fogyasztót váltakozó feszültséggel vagy állandó nem szabványos értékkel kell ellátni, statikus félvezető átalakítókat használnak.
Elsődleges forrásként különféle energiagenerátorokat használnak:
Az elsődleges forrás összetétele nemcsak a tényleges villamosenergia-termelőt tartalmazza, hanem az azt kiszolgáló rendszereket is, például a szoláris tömb orientációs rendszert .
Az energiaforrások gyakran kombinálják például a napelemet egy vegyi elemmel.
A mai napig a napelemek az egyik legmegbízhatóbb és legbeváltabb lehetőség az űrhajók energiával való ellátására.
A Nap sugárzási teljesítménye a Föld pályáján 1367 W/m² . Ez lehetővé teszi, hogy körülbelül 130 W-ot kapjon a napelemek felületének 1 m²-én (8 ... 13% hatásfokkal). A napelemek vagy a készülék külső felületén, vagy legördülő merev paneleken helyezkednek el. Az akkumulátorok által leadott energia maximalizálása érdekében a felületükre merőlegeset a Nap felé kell irányítani 10…15˚ pontossággal. A merev panelek esetében ez vagy magának az űrhajónak az orientációjával, vagy egy speciális autonóm elektromechanikus napelemsor-orientációs rendszerrel érhető el , miközben a panelek a készülék testéhez képest mozgathatók. Egyes műholdakon nem tájolható akkumulátorokat használnak, amelyek a felszínre helyezik őket, így a készülék bármely pozíciójában biztosítják a szükséges teljesítményt.
A napelemek idővel leromlanak a következő tényezők miatt:
Számos intézkedés létezik az akkumulátorok védelmére ezektől a jelenségektől. A napelemek hatékony működési ideje több év, ez az egyik korlátozó tényező, amely meghatározza az űrhajó aktív létezésének idejét.
Amikor az akkumulátorok manőverek hatására vagy a bolygó árnyékába kerülve árnyékba kerülnek, a fotoelektromos átalakítók energiatermelése leáll, így az energiaellátó rendszer vegyi akkumulátorokkal (puffer vegyi akkumulátorokkal) egészül ki.
Az űrtechnológiában a legelterjedtebbek a nikkel-kadmium akkumulátorok , mivel ezek biztosítják a legtöbb töltési-kisütési ciklust és a legjobb túltöltési ellenállással rendelkeznek. Ezek a tényezők akkor kerülnek előtérbe, ha a készülék élettartama több mint egy év. A vegyi akkumulátor másik fontos jellemzője a fajlagos energia, amely meghatározza az akkumulátor tömegének és méretének jellemzőit. Egy másik fontos jellemző a megbízhatóság , mivel a vegyi akkumulátorok redundanciája nagy tömegük miatt nagyon nem kívánatos. Az űrtechnológiában használt akkumulátorok általában hermetikusan zártak; a tömörséget általában cermet tömítésekkel érik el . Az akkumulátorokra a következő követelmények is vonatkoznak:
Az akkumulátor a fő funkción túl a fedélzeti hálózat feszültségszabályozó szerepét is betöltheti , mivel az üzemi hőmérsékleti tartományban a feszültsége keveset változik a terhelési áram változásával.
Ezt a típusú áramforrást először a Gemini űrszondán használták 1966-ban. Az üzemanyagcellák nagy tömeg- és méretjellemzőkkel, valamint teljesítménysűrűséggel rendelkeznek egy pár napelemhez és egy vegyi akkumulátorhoz képest, ellenállnak a túlterhelésnek, stabil feszültséggel rendelkeznek és csendesek. Azonban tüzelőanyag-utánpótlást igényelnek, ezért olyan járműveken használják, amelyek űrben tartózkodási ideje több naptól 1-2 hónapig tart.
Többnyire hidrogén-oxigén üzemanyagcellákat használnak, mivel a hidrogén adja a legmagasabb fűtőértéket , ráadásul a reakció eredményeként keletkező víz felhasználható emberes űrhajókban. Az üzemanyagcellák normál működésének biztosításához biztosítani kell a reakció eredményeként képződött víz és hő eltávolítását. Egy másik korlátozó tényező a folyékony hidrogén és oxigén viszonylag magas költsége, tárolásuk bonyolultsága.
A radioizotópos energiaforrásokat főként a következő esetekben használják:
Tartalmaz olyan eszközöket, amelyek az erőmű működését vezérlik, valamint paramétereit figyelik. Tipikus feladatok: a rendszerparaméterek meghatározott tartományán belüli fenntartása: feszültség , hőmérséklet , nyomás , üzemmódok váltása, például kapcsolás tartalék áramforrásra; hibafelismerés, tápegységek vészhelyzeti védelme, különösen áram által ; információ kiadása a rendszer állapotáról a telemetria és a kozmonauták konzolja számára.
Bizonyos esetekben az űrhajósok konzoljáról vagy a földi irányítóközpont parancsaival át lehet váltani az automatikusról a kézi vezérlésre.