Втрати потужності сонячних батарей космічного апарату в полярній іоносфері і в магнітосфері Землі

Рубрика: 
Космічні енергетика і двигуни
Шувалов, ВО, Письменний, МІ, 1Кочубей, ГС, Носіков, СВ
1Інститут технічної механіки Нацiональної академії наук України i Державного космічного агентства України, Дніпропетровськ
Косм. наука технол. 2011, 17 ;(3):05-15
https://doi.org/10.15407/knit2011.03.005
Мова публікації: російська
Анотація: 
Розроблено розрахунково-експериментальну процедуру прогнозу втрат електричної потужності кремнієвих сонячних батарей КА під час тривалої експлуатації на кругових орбітах у полярній іоносфері та у магнітосфері Землі. Визначено втрати потужності сонячних батарей, обумовлені впливом окремих факторів навколосупутникового середовища. Показано, що інтегральні величини втрат потужності сонячних батарей (з урахуванням впливу окремих факторів навколосупутникового середовища) узгоджуються з результатами супутникових вимірювань.
Ключові слова: магнітосфера, навколосупутникове середовище, полярна іоносфера, сонячні батареї
Повний текст (PDF)
 
References: 
1. Акишин А. И. Электроразрядное повреждение сол­нечных батарей космических аппаратов в магнитосферной и ионосферной плазме // Физика и химия обработки материалов. — 1995. — № 2. — С. 43—49.
2. Акишин А. И., Тютрин Ю. И., Цепляев Л. И. Электро­разрядный механизм повреждения солнечных бата­рей при электронном облучении // Физика и химия обработки материалов. — 1996. — № 6. — С. 56—59.
3. Антонов В. М., Пономаренко А. Г. Лабораторные ис­следования эффектов электризации космических ап­паратов. — Новосибирск: Наука, 1992. — 115 с.
4. Бабкин Г. В., Гостищев Э. А., Смекалкин Л. Ф. и др. Условия возникновения низковольтных электрических дуг между элементами солнечных батарей при радиа­ционной электризации космических аппаратов // Космонавтика и ракетостроение. — 2003. — № 1 (30). — С. 75—83.
5. Ермоленко А. Ф. О проверке гипотезы линейного сум­мирования повреждений // Тр. Москов. энергетичес­кого ин-та. — 1974. — Вып. 185. — С. 52—54.
6. Каминский М. Атомные и ионные столкновения на поверхности металла. — М.: Мир, 1967. — 507 с.
7. Крейнин Л. Б., Григорьева Г. М. Солнечные батареи в условиях воздействия космической радиации // Ито­ги науки и техники. ВИНИТИ. Исследование косми­ческого пространства. — 1979. — Вып. 3. — 128 с.
8. Куликов И. А., Куприй А. А., Юрлова Г. А. Эксперимен­тальные исследования воздействия факторов косми­ческого пространства на долговечность углепласти­ков // Физика и химия обработки материалов. — 1993. — № 4. — С. 38—48.
9. Летин В. А. Функционирование солнечных батарей в космической среде // Модель космоса: В 2 т. — М.: Книжный дом Университет, 2007. — Т. 2. — С. 561—594.
10. Летин В. А., Заявлин В. Р., Еремин П. А. Комплексное воздействие факторов космического пространства при термовакуумных испытаниях солнечных батарей // Космич. исслед. — 1999. — 37, № 3. — С. 329—331.
11. Мак-Даниель И. Процессы столкновений в ионизо­ванных газах. — М.: Мир, 1967. — 832 с.
12. Модель космоса-82 / Под ред. Н . С. Вернова: В 2 т. — М.: МГУ, 1983. — Т. 2. — 770 с.
13. Переверзев Е. С. Модели накопления повреждений в задачах долговечности. — Киев: Наук. думка, 1995. — 360 с.
14. Присняков В. Ф. К вопросу деградации солнечных ба­тарей на космических аппаратах // Космiчна наука i технологiя. — 1996. — 2, № 1/2. — С. 73—81.
15. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой: В 2 т. / Под ред. Р. Бериша. — М.: Мир, 1986. — Т. 2. — 488 с.
16.  Раушенбах Г. Справочник по проектированию сол­нечных батарей. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 360 с.
17.  Шувалов В. А., Кочубей Г. С., Губин В. В., Ток­мак Н. А. Потери мощности солнечных батарей под воздействием околоспутниковой среды на геостаци­онарной орбите // Космич. исслед. — 2005. — 43, № 4. — С. 274—282.
18. Шувалов В. А., Кочубей Г. С., Приймак А. И. и др. Изме­нение свойств материалов панелей солнечных бата­рей КА под воздействием атомарного кислорода // Космич. исслед. — 2007. — 45, № 4. — С. 294—304.
19. Шувалов В. А., Приймак А. И., Бандель К. А., Кочу­бей Г. С. Перенос зарядов быстрыми электронами на подветренные поверхности твердого тела в сверх­звуковом потоке разреженной плазмы // Прикладная механика и техническая физика. — 2008. — 49, № 1. — С. 13—23.
20. Шувалов В. А., Приймак А. И., Губин В. В. Радиацион­ная электризация элементов конструкций космичес­ких аппаратов. Физическое моделирование, накоп­ление и нейтрализация заряда // Космич. исслед. — 2001. — 39, № 1. — С. 18—26.
21. Шувалов В. А., Приймак А. И., Губин В. В. и др. Газораз­рядный источник плазмы для модификации потен­циала на поверхности диэлектрика // Приборы и тех­ника эксперимента. — 2002. — 45, № 2. — С. 141—144.
22. Ягушкин Н. И., Графодатский О. С., Исляев Ш. Н. Ра-диационно–электрические явления в диэлектричес­ких материалах космических аппаратов при электри­зации // Исслед. по геомагнетизму, аэрономии и фи­зике Солнца. — 1989. — Вып. 86. — С. 131—168.
23. Ягушкин Н. И., Сергеев А. И., Гостищев Э. А. Исследо­вание радиационно-электрических процессов в диэ­лектриках при облучении электронами с энергиями до 100 кэВ // Модель космоса: В 2 т. — М: Книжный дом Университет, 2007. — Т. 2. — С. 341—360.
24. Anderson P. C. Survey of spacecraft charging events of the DMSP spacecraft in LEO // Proc. 7-th Spacecraft Charg­ing Technology Conf. — 2001. ESA Sp-476. — P. 331— 336.
25. Anderson P. C., Koons H. C. Spacecraft charging anomaly a low-altitude satellite in a Aurora // J. Spacecraft and Rockets. — 1996. — 33, N 5. — P. 734—738.
26. Dever J. A., Bruckner E. J., Scheiman D. A. Contamination of space environmental effects on solar cells and thermal control surfaces // J. Spacecraft and Rockets. — 1995. — 32, N 5. — P. 832—838.
27. ECSS-E-10-04A. Space environment / ESA-ESTEC. — Noordwijk, Netherlands, 2000. — 219 p.
28. Goldhammer J. G. Irradiation of solar cell candidates for the ATS–F solar cell experiment // 9-th IEEE Photovolt. Specialists Conf. — N.Y., 1972. — P. 316—328.
29. Gussenhoven M. A., Hardy D. A., Rich F. High-level space­craft charging in the low-altitude polar and auroral envi­ronment // J. Geophys. Res. — 1985. — 90A, N 11. — P. 11009—11023.
30. Harris J. D, Anglin E. J., Hepp A. F., Balley S. G. Space en­vironmental testing of dye–sensitized cells // Proc. 6-th European Space Power Conf. — Porto, Portugal, 2002. — N ESA SP–502. — P. 702—711.
31. Jalinat A., Pcart G. Samson P. In-orbit behaviour of SPOT 1, 2 and 3 solar arrays // Proc. of the Fifth European Space Power Conf. — Tarragona, Spain, 1998. — N ESA SP– 416. — P. 627—631.
32. Jones P. A., White S. F. , Harvey T. Y., Smith B. S. A high specific power solar array for low mid-power spacecraft // SPRAT XII: Proc. of the space photovoltaic research and technology conf. — NASA, 1992. — N NASA СP-3210. — P. 177—187.
33. Koontz S., King G., Dunnet A., et al. Intelsat solar array coupon atomic oxigen fligt experiment // J. Spacecraft and Rockets. — 1994. — 31, N 3. — P. 475—481.
34. Leet S. J., Fogdal L. B., Willkinson M. C. Thermooptical property degradation of irradiated spacecraft surfaces // J. Spacecraft and Rockets. — 1995. — 32, N 5. — P. 832—838.
35. Letin V. A. Optical radiation and thermal cycling losses of power solar array returned orbital station «Mir» after 10,5 years of operation // Proc. 6-th European Space Power Conf. — Porto, Portugal, 2002. — N SP–502. — P. 713—718.
36. Letin V. A., Bordina N. M., Zayavlin V. R., Chernichko-va T. S. An experimental simulation of space environment effects on the solar cell battery // Problems of spacecraft environment interaction: Int. Conf. — Irkutsk, 1992. — P. 110—112.
37. Pippin H. G., Wol L. B., Loebs V. A., Bohnhoff-Hlavacek G. Contamination effects on the passive optical sample as­sembly experiments // J. Spacecraft and Rockets. — 2000. — 37, N 5. — P. 567—572.
38.  Remanry S., Serene F., Nabarra R. The THERME Ex­periment: in-flight measurement of the ageing of thermal controlcoating. // Proc. 9-th International Symp. on Ma­terials in a space environment. — Noordwijk: ESTEC, 2003. — P. 585—587.
39. Roussel J. F., Alet I., Fay D., Preira A. Effect of space envi­ronment on spacecraft surfaces in sun-synchronous orbits // J. Spacecraft and Rockets. — 2004. — 41, N 5. — P. 812—820.
40. Santoni F., Piergentili F. Analysis of the Unisat-3 solar ar­ray in-orbit performance // J. Spacecraft and Rockets. — 2008. — 45, N 1. — P. 142—148.
41. Soldi J. D., Yasting D. E., Hardy D., et al. Flight data anal­ysis for the photovoltaic array space power plus diagnostics experiment // J. Spacecraft and Rockets. — 1997. — 34, N 1. — P. 92—103.
42. Tarasov V. N., Babkin G. V., Morosov E. P. Electrostatic behaviour of solar-cell batteries under condition of radia­tion electrization // Problems of spacecraft environment interaction: Int. Conf. — Irkutsk, 1992. — P. 58—59.
43. Toyoda K., Matsumoto T., Cho M., et al. Power reduction of solar arrays by arcing under simulated geosynchronous orbit environment // J. Spacecraft and Rockets. — 2004. — 41, N 5. — P. 854—861.
44. Tribble A. C. Revised estimates of photochemically depos­ited contamination on the GPS satellites // J. Spacecraft and Rockets. — 1998. — 35, N 1. — P. 114—116.
45. Tribble A. C., Boyadjian B., Davis J. Contamination con­trol engineering design guidelines for aerospace commu­nity // NASA Contractor Report. — 1996. — N 4740. — 126 p.
46. Upschulte B. L., Marinelli W. J., Carleton K. L., et al. Arc­ing of negatively biased solar cells in a plasma environ­ment // J. Spacecraft and Rockets. — 1994. — 31, N 3. — P. 493—507.

47. Wood B. E., Hall D. F., Lesmo J. C. Midcourse space ex­periment satellite flight measurements of contaminants on quartz crystal microbalances // J. Spacecraft and Rockets. — 1998. — 35, N 4. — P. 533—538.