Ændrer, hvordan solenergi ruller

Traditionelle solpaneler, der bruges til at drive satellitter, kan være omfangsrige med tunge paneler foldet sammen ved hjælp af mekaniske hængsler. Et eksperiment, der for nylig ankom til Den Internationale Rumstation, vil teste et nyt solpaneldesign, der rulles sammen for at danne en kompakt cylinder til opsendelse med væsentlig mindre masse og volumen, potentielt tilbyder betydelige omkostningsbesparelser samt en stigning i strøm til satellitter.

Mindre og lettere end traditionelle solpaneler, udrulningen af ​​solarray, eller ROSA, består af en midterfløj lavet af et fleksibelt materiale indeholdende fotovoltaiske celler til at omdanne lys til elektricitet. På hver side af vingen er en smal arm, der forlænger længden af ​​vingen for at give støtte, kaldet en højspændingskompositbom. Bommene er som splitrør lavet af et stift kompositmateriale, fladtrykt og rullet op på langs til affyring. Arrayet ruller eller klikker åbent uden en motor, ved at bruge lagret energi fra bommenes struktur, der frigives, når hver bom går fra en spoleform til en lige støttearm.

ROSA kan nemt tilpasses til forskellige størrelser, inklusive meget store arrays, at levere strøm til en række fremtidige rumfartøjer. Det har også potentialet til at gøre solpaneler mere kompakte og lettere til satellitradio og tv, vejrudsigt, GPS og andre tjenester, der bruges på Jorden. Ud over, teknologien kunne tænkes at tilpasses til at levere solenergi på fjerntliggende steder. Bommenes teknologi har yderligere potentielle anvendelser, såsom til kommunikation og radarantenner og andre instrumenter.

ROSA-undersøgelsen ser på, hvor godt denne nye type solpaneler implementeres i rummets mikrotyngdekraft og ekstreme temperaturer. Undersøgelsen måler også arrayets styrke og holdbarhed, og hvordan strukturen reagerer på rumfartøjets manøvrer.

"Når arrayet er knyttet til en satellit, at rumfartøjet bliver nødt til at manøvrere, som skaber drejningsmoment og forårsager vingen, eller tæppe, at vibrere, " forklarer hovedefterforsker Jeremy Banik, senior forskningsingeniør ved Air Force Research Laboratory, Kirtland Air Force Base i New Mexico. "Vi skal vide præcis, hvornår og hvordan det vibrerer for ikke at miste kontrollen over rumfartøjet. Den eneste måde at teste det på er i rummet."

Undersøgelsen vil overvåge arrayet i fuld sol og fuld skygge og indsamle data om, hvor meget det vibrerer, når det bevæger sig fra skygge til lys. Denne vibration, kendt som termisk snap, kunne give udfordringer med at betjene satellitter med følsomme funktioner, og forskerne ønsker at lære, hvordan man undgår de udfordringer med ROSA.

"Denne struktur er meget tynd, kun et par millimeter tyk, og bliver meget hurtigt varm, snesevis af grader på få sekunder, " siger Banik. "Det skaber belastninger i vingen, der kan få den til at gyse. Det ville skabe problemer, for eksempel, hvis en satellit forsøgte at tage et billede på samme tid."

Undersøgelsen vil måle strøm produceret af arrayet for at se, hvordan ROSA er tynd, krystallinske fotovoltaiske celler holder stand under opsendelsen. Ud over, forskere ønsker at se, hvordan arrayet håndterer tilbagetrækning.

"Vi vil gerne vise, at vi kan trække vingen tilbage på en forudsigelig måde, " siger Banik. "En praktisk grund er, at vi er nødt til at trække den tilbage til stuvning efter denne undersøgelse. men det vil være godt at vide, at det kan gøres til fremtidige applikationer, potentielt for et meget manøvredygtigt rumfartøj."

Hensigten med denne undersøgelse, Banik forklarede, er at sammenligne ROSA-data i kredsløb med modelforudsigelser, der tidligere er valideret ved jordmålinger i et simuleret miljø.

"Erkend, at vi forsøger at lære, hvordan det opfører sig - dette er et eksperiment og ikke en demonstration - så vi vil indsamle nyttige data, selvom det ikke opfører sig, som vi forventer, " sagde Banik.

Efterforskere på jorden vil igangsætte video af indsættelse og tilbagetrækning, og sensorer indlejret i arrayet vil optage data om fotovoltaisk ydeevne, temperatur, og accelerationer.

"Når man skyder ud i rummet, masse og volumen er alt, og ROSA er 20 procent lettere og fire gange mindre i volumen end stive panelarrays, " siger Banik. "Du indser store omkostningsbesparelser ved at barbere lidt masse og volumen af, som gør det muligt at øge båndbredden på en kommunikationssatellit og, for eksempel, gør GPS mere tilgængelig og pålidelig for alle."

Med andre ord, dette lille array kunne virkelig ændre, hvordan solenergi ruller.