Vermutlich liegt dies daran, dass Solarenergie in großen Entfernungen von der Sonne nicht realisierbar ist.
Es besteht die Möglichkeit, Sonnenenergie zu nutzen, solange die Arrays eine Menge erhalten Energie größer als das Arbeitsniveau einer Photovoltaikzelle. Dies schließt das gesamte Sonnensystem ein. Die Verwendbarkeit der Solarzellen bei geringer Intensität verbessert sich ständig.
Aber richtig ... nur sehr wenig Energie sammeln zu können, reicht vorerst nicht aus, um eine Raumsonde mit Strom zu versorgen.
Mit dem Strom Was ist die "sichere Zone", in der Solaranlagen als zuverlässige Quelle für die Stromversorgung eines Raumfahrzeugs verwendet werden können?
Die für eine bestimmte Mission erforderliche Energie kann durch Anpassung erhalten werden die Größe der Solaranlagen, aber diese Anpassung hat eine Obergrenze. Die andere Möglichkeit, effizientere Zellen zu verwenden:
Aus Wikipedia:
Größeres Bild.
"Die Zelleffizienzen werden unter Standardtestbedingungen (STC) gemessen, sofern nicht anders angegeben. STC spezifiziert eine Temperatur von 25 ° C und eine Bestrahlungsstärke von 1000 W / m² mit einer Luftmasse von 1,5 (AM1). 5) Spektrum. [...] Dies repräsentiert den Sonnenmittag in der Nähe der Frühlings- und Herbstäquinoktien in den kontinentalen Vereinigten Staaten, wobei die Oberfläche der Zelle direkt auf die Sonne gerichtet ist. "
Zellen arbeiten draußen von STC sehr gut, sobald die Arbeitsbedingungen in der Konstruktion berücksichtigt werden:
"Innere Planetenmissionen und Missionen zur Untersuchung der Sonne innerhalb weniger Sonnenradien erfordern Solaranlagen, die Temperaturen standhalten können über 450 ° C und bei hohen Sonnenintensitäten (HIHT). Äußere Planetenmissionen erfordern Solaranlagen, die bei niedrigen Sonnenintensitäten und niedrigen Temperaturen (LILT) funktionieren können. Zusätzlich zu den sonnennahen Missionen auch Missionen zum Jupiter und seinen Monden erfordern Solaranlagen, die hohen Strahlungswerten standhalten können. " (Quelle: Space Solar Cells and Arrays - Bailey, Raffaelle)
Es gibt auch verschiedene Möglichkeiten, Licht auf Zellen zu konzentrieren, um eine Verschlechterung der Effizienz geringer Intensität zu verhindern und mehr Energie aus demselben Zellbereich zu gewinnen:
Praktische Verwendbarkeit von Solar-Arrays im Weltraum
Insgesamt geht diese Nasa-Studie (2007) davon aus, dass Solar-Arrays praktisch bis zur Jupiter-Umlaufbahn (5,2 AU, Ultraflex -Produkte) und bis zum Saturn (10) verwendbar sind AU) Mission wird kurzfristig erreichbar sein.
(Juno-Mission für Jupiter)
"Kurzfristige Ultraflex-Arrays und State-of- Kunst-Mehrfachverbindungszellen können die Fähigkeit bieten, Missionen mit geringer Leistung (200-300 W) bis zu 10 AU durchzuführen. "
Es sind jedoch mehrere Faktoren zu berücksichtigen.
Größe der Solaranlagen
Die in einiger Entfernung von der Sonne empfangene Energiemenge wird durch ein inverses Quadratgesetz bestimmt. Weitere Informationen finden Sie in dieser Frage zu Physics.SE:
"PV funktioniert hervorragend in der Nähe der Erde, 1 AU von der Sonne entfernt, wo wir ungefähr 1400 Watt pro erhalten Quadratmeter [...] Bei Saturn, fast 10 AU von der Sonne entfernt, gibt es 1/100 Potenz. Gut, wenn ein Raumschiff Solaranlagen trägt, die 100-mal größer sind als in der Nähe der Erde. " - Für Juno-Mission: "Das 45 m² große planare Array erzeugt 9,6 kW BOL bei 1 AU und 414 W bei 5,5 AU"
BOL / Beginn des Lebens: Effizienz der Zellen nimmt mit der Zeit ab, da sie Strahlung (Protonen, UV, IR usw.) ausgesetzt sind.
Das erste Problem tritt in Bezug auf die Größe der Arrays auf, um die benötigte elektrische Energie zu liefern, und ob das Raumfahrzeug aufnehmen kann solche Größe oder nicht.
Eclipse
Das Raumschiff im Orbit um einen Himmelskörper empfängt kein Sonnenlicht, wenn es sich hinter diesem Körper befindet. Es ist ein gewisser Energiespeicher erforderlich.
(Quelle: Britannica)
Planetenalbedo
Ein Himmelskörper kann Sonnenlicht zu den Sondenarrays reflektieren und so die Energieerzeugung erhöhen.
Robustheit der Arrays
Arrays können beim Start zerstört werden oder im Orbit durch Trümmer. Wenn sie größer werden, ist es schwierig, ihre Robustheit aufrechtzuerhalten, ohne dem System Masse hinzuzufügen.
Kosten für den Start
Je größer die benötigte Energie oder die Je weiter das Raumschiff von der Sonne entfernt ist, desto teurer sind die Arrays aufgrund ihrer Größe. Die Kosten des Starts werden auch durch die entsprechende Variation der Masse beeinflusst.
Irgendwann werden andere Energiequellen billiger zu bauen und zu starten sein.
Maximale Stromabgabe
Wenn die Mission benötigt mehr Strom, als die Arrays produzieren können, und es ist nicht geeignet, die Größe der Arrays zu erhöhen. Dann muss Energie mit der Rate gespeichert werden, die das Array liefern kann, und dann mit der höheren Rate verbraucht werden, die erforderlich ist, bis die Batterie leer ist. und warten Sie, bis der Akku wieder aufgeladen ist.
Diskontinuierliches Arbeiten kann akzeptabel sein oder nicht. Darüber hinaus nimmt die Wirksamkeit der Batterie mit der Zeit ab und Staub oder Treibmittel können die Sonneneinstrahlung verringern. Lange Missionen können diese Probleme möglicherweise nicht lösen.