Ученые РАН рассказали, какие аккумуляторы лучше подходят для спутников и кубсатов
Российские исследователи проанализировали, какие типы литий-ионных аккумуляторов подходят для разных космических аппаратов на низкой околоземной орбите: от крупных спутников до кубсатов. Работа выполнена специалистами ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН совместно с учеными МФТИ и опубликована в журнале Applied Energy.
Космические аппараты на низкой орбите, даже оснащенные солнечными батареями, нуждаются в стабильном источнике энергии: за каждый виток они проходят через тень Земли и затем снова оказываются на солнечной стороне. Для непрерывного снабжения бортовой аппаратуры электроэнергией используются буферные батареи, обычно литий-ионные аккумуляторы. При небольшой массе они могут хранить достаточно энергии.
Однако в космосе важна не только энергоемкость, но и долговечность и количество циклов «заряд-разряд». Более «емкие» варианты позволяют запасти больше энергии, но обычно хуже переносят долгую работу. Например, аккумуляторы с катодами на основе литий-железо-фосфата (LiFePO4, LFP, «лифер») хранят меньше энергии, чем никель-кобальтовые (NMC и NCA), зато служат дольше и ведут себя стабильнее — а для многолетних космических миссий это часто важнее.
Важно и то, в каких условиях аккумуляторам приходится работать в космосе. Вакуум, перепады температуры, вибрации при запуске и радиация сильно ограничивают выбор конструкции и материалов. Это же усложняет испытания: полностью воспроизвести десятки тысяч циклов заряда-разряда на Земле нецелесообразно, поэтому ученые проводят ускоренные испытания и тестируют их в условиях, максимально похожих на реальные.
Чтобы продлить срок службы, в космических аппаратах часто сознательно ограничивают глубину разряда — обычно до 10–40 %. Это снижает нагрузку на элементы и позволяет аккумуляторам выдерживать десятки тысяч циклов без критической деградации.
В космических аппаратах чаще используют цилиндрические аккумуляторы, например формата 18650. Их массово выпускают, они изначально снабжены встроенными защитными устройствами, прочнее и устойчивее к работе в вакууме. Плоские пакетные элементы, как в смартфонах и ноутбуках, в космосе применяют реже — из-за возможности вздутия и деформации оболочки. Для кубсатов обычно берут готовые коммерчески доступные (COTS) аккумуляторы. Это дешевле и проще, хоть и чуть менее надежно.
Ранее китайская компания впервые внедрила модель ИИ в спутник на орбите.
На обложке генерация Pro Космос
Самое популярное
