Dette papir præsenterer en omfattende sammenligning af de fotovoltaiske kraftproduktionssystemer ombord på International Space Station (ISS) og den kinesiske rumstation (CSS). Nøgleparametre, herunder fotovoltaiske array -specifikationer, elsystemudgang, strukturelle konfigurationer, celleteknologier, energilagring og strømforsyningskapaciteter analyseres for at fremhæve de teknologiske egenskaber og operationelle forskelle mellem de to rumstationer.

1. Fotovoltaisk array -strøm, spænding og strøm

1.1 International Space Station (ISS)

ISS har fire store solarray -vinger, hvor hver vinge oprindeligt var i stand til at generere over 30 kW, hvilket resulterer i en total nominel effekt på 124 kW (typisk fungerer på omkring 80 kW under standardbetingelser)¹. Disse arrays fungerer ved en DC -spænding på ca. 160 V, hvilket trak ned til 124 V via DC - DC -konverteringsenheder (DDCU) til station - bred distribution¹. Aktuelle niveauer varierer med effektbehovet, men spidsstrøm pr. Array kan overstige 187 A (beregnet fra 30 kW / 160 V).

Billedkilde: Sohu News. "Har den internationale rumstation kraftværker eller anden strøm - generering af udstyr?"

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

I 2021 indledte NASA en opgradering med ny rulle - ud Solarrays (ROSA), hvilket øgede den samlede effektkapacitet til 215 kW². Disse opgraderede arrays opretholder kompatibilitet med det eksisterende 124 V -distributionssystem, mens de forbedrer effektiviteten under lave solvinkler².

Billedkilde: Kina bemandet Space Engineering Office. "NASA til at opgradere internationale rumstationsstationsspids."

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

De originale solcellepaneler af ISS blev sandsynligvis hentet fra flere producenter. Tecstar, for eksempel, leverede solcellepaneler til ISS's Interim Control Module (ICM) -programmet i fortiden³. Komponenterne i den opgraderede Rosa -array stammer fra Spectrolab⁴.

1.2chinesisk rumstation (CSS)

CSS indeholder seks grupper af solvinger med en kombineret designkraft, der overstiger 100 kW⁵. Hver solvinge fungerer ved en DC -spænding, der er optimeret til stationens strømstyringssystem (specifikke værdier, der ikke er offentliggjort). Med et samlet indsat område på 138 m² på tværs af sine største fire vinger (27m × 4m hver) opnår CSS høj effekttæthed gennem avanceret celleteknologi⁵. Aktuelle ratings er proportional med effekten med estimater over 800 A ved hovedbusspændingen (afledt af 100 kW / 125 V antagelse).

Billedkilde: NetEase News. "Forældede design? Kinas rumstation 'letvægt' med 300 ton hul?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

Med hensyn til producenterne af CSS's fotovoltaiske komponenter, mens specifikke detaljer ikke er omfattende offentliggjort, har Kina flere førende indenlandske solcellepanelproducenter. For eksempel kunne virksomheder som Solarspace, en kinesisk Tier-1 solcellepanelproducent, der blev grundlagt i 2011, potentielt være involveret. Ved udgangen af ​​2023 havde den fremstillingskapacitet, der nåede 60 gigawatt celler og 7,2 gigawatt moduler, med baser i Cambodja, Laos og Kina⁶. En anden mulig kandidat er XPower Solar Energy Co., Ltd, en ren energiudbyder, der er specialiseret i høje - ydelses PV -moduler med en global produktionskapacitet på 1 GW -moduler og to produktionsanlæg i Kina⁷.

2. Strukturelle konfigurationer: stuvede og implementerede stater

2.1iss

Stuvet konfiguration: Originale solpaneler blev foldet i kompakte sektioner til lancering, mens nyere Rosa -arrays opbevares i cylindriske dåser (≈1m diameter × 6m længde)².

Implementeret konfiguration: Hver matrixvinge spænder over 73 meter (240 fod) med et samlet areal på 2.500 m² (27.000 m²)⁸. De otte arrays er fordelt over det amerikanske orbitalsegment, monteret på roterende gimbaler for at spore solen¹.
 

Distribution: Fire par arrays strækker sig fra stationens fagstængerstruktur, med russiske moduler (Zvezda, Zarya) med mindre hjælpearrays (Zaryas arrays er i øjeblikket trukket tilbage)¹.

Billedkilde: NASA. "Solarrays på den internationale rumstation."

https://www.nasa.gov/image {/2 }article/solary;

2.2CSS

Styret konfiguration: Solarvinger er foldet i et multi - trin, harmonika - som struktur til at passe inden for lanceringskarakterer ved hjælp af lette sammensatte materialer til kompakt opbevaring.

Implementeret konfiguration: Hver vinge udsendes til 27m × 4m, med en multi - dimensionelt artikuleringssystem, der tillader ± 180 graders rotation for optimal solsporing⁵. De seks vinger er distribueret: Tianhe, Mengtian og Wentian har hver især et par⁵.

Distribution: Symmetrisk placering minimerer skygge mellem moduler, med vinger, der strækker sig vinkelret til stationens langsgående akse.

3.Photovoltaic Cell Technologies

3.1iss

Originale arrays (1998) Brug silicium - baseret solceller med ≈14% konverteringseffektivitet⁵.

Opgraderede rosa -arrays inkorporerer avanceret tredobbelt - forbindelsesceller (sandsynligvis GaAs - baseret) for at forbedre effektiviteten, skønt specifikke materialer forbliver ikke afsløret².

3.2CSS

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

Disse celler anvender indium galliumphosphid (INGAP), galliumarsenid (GaAs) og germanium (GE) lag til at fange flere lysspektre, kritiske for lav - jordbaneforhold.

Billedkilde: NetEase News. "Forældede design? Kinas rumstation 'letvægt' med 300 ton hul?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4. Battery Storage Systems

4.1iss

Det originale batteri var et nikkel - metalhydridbatteri (Ni - H₂), bestående af 48 uafhængige batterimoduler (ORU), med en total tilgængelig energi på 96kwh for hele energilagringssystemet. I 2017 blev det opgraderet til et lithium - ionbatteri, med hvert nikkel - metalhydridbatteri oru erstattet af et lithium - ion batteri oru, der fordobler kapaciteten og energien. Den samlede tilgængelige energi i hele ISS -energilagringssystemet er blevet øget til ca. 192 kWh¹⁰.

Disse batterier opbevarer ≈60% af den genererede strøm i dagslysperioder til understøttelse af operationer under jordskygge (≈35 minutter pr. Orbit)⁸.

Nikkel - brintbatterier på ISS blev hentet fra flere leverandører. Efterhånden som ISS bevæger sig mod mere avanceret lithium - ion -batterier, har GS Yuasa Corporation's Group Company, GS Yuasa Technology Ltd. (GYT), fremstillet lithium - ionceller til ISS siden 2012¹¹.

4.2CSS

Hvert modul af Kinas rumstation (Tianhe -modulet, det gikiske modul og den Mengtian -modul) har sine egne fotovoltaiske vinger og uafhængige energilagringssystemer. Systemerne bruger lithium - ionbatterier. Tianhe -kernemodulet er udstyret med seks sæt lithium - ionbatterier, det Wentian Laboratory Module med fire sæt og Mengtian Laboratory Module med fire sæt. Tjenestemanden har ikke afsløret den specifikke batterikapacitet. I henhold til offentlige rapporter og ekspert spekulationer forventes imidlertid kapaciteten for hver batteri-gruppe at være på 100-200 AH-niveau, og den samlede tilgængelige energi i hele rumstationssystemet vurderes at være over 100 kWh¹².

For CSS inkluderer mulige producenter af lithium - ionbatterierne CATL (Contemporary Amperex Technology Co., Limited), en global leder inden for lithium - ionbatteriproduktion og rumfartsstyrke, som har erfaring med at fremstille forskellige typer batterier^5,13.

5. Power Supply -kapaciteter

5.1iss

Understøtter en maksimal belastning på 124 kW (opgraderbar til 215 kW), driver livsstøtte, kommunikationssystemer og over 50 videnskabelige eksperimenter².

5.2CSS

Genererer ≈1.000 kWh dagligt, tilstrækkeligt til snesevis af eksperimentskabe og besætningsbehov⁵.

100+ KW -kapaciteten giver mulighed for fremtidig ekspansion, inklusive yderligere moduler og høje - strøm videnskabelige instrumenter.

ISS- og CSS -fotovoltaiske systemer afspejler deres respektive forskelle i design og operationelle krav. ISS prioriterer ISS med sit større array -område og trinvise opgraderinger af arvekompatibilitet, mens CSS udnytter GAAS -celler og modulopbygget design til højere effektivitet. Begge systemer demonstrerer robuste løsninger til at opretholde menneskelig tilstedeværelse i lav - jordbane.

Kilder:

1.Sohu Nyheder. "Har den internationale rumstation kraftværker eller anden strøm - generering af udstyr?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2.China bemandet Space Engineering Office. "NASA til at opgradere internationale rumstationsstationsspids." https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3. Retaily. "Tecstar skibe ISS solcellepaneler." https://www.spacedaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. "Boeing for at give yderligere seks solpaneler til International Space Station." https://boeing.mediaroom.com/news ortiv

5. Wang Yanan (Aerospace Knowledge). "China Space Station 'Power Bank': 1 million yuan pr. Kvadratmeter, hvilket genererer 1000 kWh dagligt." http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upstream_biz {9 }doubao

6.A1Solarstore. "Solarspace solcellepaneler gennemgår 2025: I - dybdeudseende." https://a1solarstore.com/blog/solarspace ortivt {/8 }solary;

7.XPower Solar. "Førende Solar PV -moduler Producent|Om Xpower." https://www.xpowersolar.com/about/

8.nasa. "Solarrays på den internationale rumstation." https://www.nasa.gov/image {vært

9.Netease News. "Forældede design? Kinas rumstation 'letvægt' med 300 ton hul?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10.eugene Schwanbeck; Penni Dalton. "International Space Station Lithium - ionbatterier til det primære elektriske kraftsystem."

11.gs Yuasa. "GS Yuasas lithium - ionceller, der skal leveres til den internationale rumstation for fjerde gang." https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=GS200509534828_785

12.Chinas bemandede rumprogram. "Energisystem fra Kinas rumstation."

13.solarfeeds. "SpaceFlight Power 65 Ah, 100 Ah, 150 Ah, 250 AH Lead Acid (AGM) Batterikapacitet, priser, anmeldelser." https://www.solarfeeds.com/battery/long {/9} life {{10 ivet