Система электропитания

В космосе, как и на Земле, электрическая энергия необходима, ведь большая часть приборов, устройств и систем, используемых на КА, не может работать без СЭС (система электроснабжения, иногда используется сокращение СЭП - система электропитания, в зарубежной литературе - electrical power system, EPS).

Тип СЭС определяется задачами аппарата - куда и как надолго он летит.

Так или иначе, любой тип СЭС КА включает в себя два основных элемента: источник первичной энергии и преобразователь первичной энергии в электрическую (иногда эти два источника объединены).

На рисунке представлены первичные источники энергии и возможные способы получения электрической энергии на борту КА.

Первичная энергия может преобразовываться непосредственно в электрическую, а также в промежуточный вид энергии, например, тепловую, которая впоследствии преобразуется в электрическую.

В качестве источников тепловой энергии используют энергию Солнца, химических связей, а также энергию, выделяющуюся в ходе ядерных реакций деления или при распаде радиоактивных изотопов.

Первый искусственный спутник Земли проработал на орбите Земли 21 день, его задачей было только издавать переменный радиосигнал, для чего было достаточно серебряно-цинковых аккумуляторов.

Большинство МКА, запускаемых в наши дни, предназначены для длительного полета продолжительностью до десятков лет. Поэтому даже самых современных и эффективных с точки зрения соотношения масса/запас электроэнергии аккумуляторов для таких аппаратов недостаточно.

Наибольшее распространение получили СЭС, включающие солнечные панели (батареи), в состав которых входят фотоэлектрические преобразователи, и аккумуляторные батареи в качестве резервного средства, способные заряжаться от Солнца для накопления электроэнергии и ее дальнейшего расходования. 

Именно такая «пара» как солнечные панели с кремниевыми фотопреобразователями и литий-ионные аккумуляторы чаще всего используется в СЭС CubeSat, при этом сами панели крепятся к граням корпуса спутника.

Если говорить о КА, которые должны отправляться вдаль от Солнца, то использование солнечных батарей уже неэффективно. Для таких искусственных небесных тел используют источники на основе ядерных реакций (ядерные реакторы или радиоизотопные источники электроэнергии).