Батареи в космосе - Batteries in space

Никель-водородные батареи для Хаббл^[1]

Аккумуляторы используются на космических кораблях в качестве накопителя энергии. Первичные батареи содержат всю свою полезную энергию в собранном виде и могут быть только разряжены. Вторичные батареи можно перезаряжать от других источников энергии, таких как солнечные панели, и они могут обеспечивать электроэнергию в периоды, когда космический аппарат находится вне прямого солнечного света. Батареи генерируют электрический ток в результате химической реакции.

Аккумуляторы космических аппаратов должны быть герметичными для работы в вакууме. Они должны выдерживать ускорение запуска и вибрацию при выходе на орбиту. Они должны иметь возможность работать в широком диапазоне температур и не должны выделять газы, которые могут вызвать коррозию космического корабля, нарушить его траекторию или загрязнить инструменты или системы жизнеобеспечения. Батареи для транспортных средств, вращающихся вокруг Земли, должны противостоять высокому уровню ионизирующего излучения над защитой атмосферы Земли. Искусственные спутники, такие как спутники связи, требуются аккумуляторные системы, способные выдержать тысячи циклов зарядки и разрядки в течение предполагаемого срока службы спутника.^[2]

Схема внутреннего устройства никель-водородной аккумуляторной батареи.

Первичные батареи используются для относительно непродолжительных задач. Первые спутники имели расчетный срок службы всего несколько недель или месяцев и могли нести достаточно первичных батарей, чтобы обеспечить требуемый срок службы. Для более продолжительных задач требуется перезаряжаемая система, в которой солнечные элементы или радиоизотопный генератор могут обеспечивать энергией для подзарядки батареи. Спутник около Земли будет затенен на половине каждой орбиты, поэтому для его работы требуются батареи. Даже спутники в геостационарная орбита испытывать регулярные «периоды затмений» различной продолжительности. Транспортные средства, такие как пилотируемые миссии на Луну и Космический шатл требовалось больше энергии, чем могло бы быть обеспечено батареями или солнечными панелями, и поэтому полагалось на водород топливные элементы чтобы обеспечить мощность в несколько киловатт на сотни часов.^[2]

А резервная батарея представляет собой первичную батарею, в которой химические реагенты хранятся отдельно до тех пор, пока они не понадобятся. Это увеличивает срок службы батареи в режиме ожидания, поскольку при разделении электролита и электродов не может возникнуть побочных реакций. В другом варианте электролит нагревается, чтобы стать проводящим во время работы. Такие батареи могут иметь короткий срок службы, но они очень надежны после длительного хранения. Они используются в ракетах с длительным временем ожидания или в космических зондах, которым требуется питание во время посадки на планету.

В таблице ниже перечислены общие типы батарей, используемых в космосе.

Типы^[3]^[2]
Тип батарейки	Формула	Удельная энергия (Вт * ч) / кг	Примечания
Водородный топливный элемент	ЧАС	275	^[3]
Литий – диоксид серы	LiSO2	200	^[3]
Литий-тионилхлорид	LiSOCl2	200	^[3]
Литий-бром в тионилхлориде	Li-BCX		^[2]
Литий-железный дисульфид	LiFeS2		^[4]
Никель-кадмиевый	NiCd	30	^[3]
Никель-водородный	NiH2	60	^[3]
Натрий-сера	Na-S		^[2]
Серебро-кадмий	Ag-Cd		^[2]
Серебро-цинк	AgZn	100	^[3]
Оксид цинка и ртути	Zn-HgO		^[2]