In diesem Artikel wird ein umfassender Vergleich der Photovoltaic -Stromerzeugungssysteme an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) und der chinesischen Raumstation (CSS) vorgestellt. Schlüsselparameter einschließlich Photovoltaik -Array -Spezifikationen, Leistungssystemausgabe, strukturelle Konfigurationen, Zelltechnologien, Energiespeicher und Stromversorgungsfähigkeiten werden analysiert, um die technologischen Eigenschaften und Betriebsunterschiede zwischen den beiden Raumstationen hervorzuheben.

1.Photovoltaische Array -Leistung, Spannung und Strom

1.1internationaler Raumstation (ISS)

Die ISS verfügt über vier große Solararray -Flügel, wobei jeder Flügel ursprünglich über 30 kW erzeugen kann, was zu einer Gesamtnominalleistung von 124 kW führt (typischerweise bei etwa 80 kW unter Standardbedingungen).¹. Diese Arrays arbeiten bei einer Gleichspannung von ungefähr 160 V, die über DC - DC -Konverter -Einheiten (ddcu) für die Station - breite Verteilung auf 124 V zurückgelegt wird¹. Die Stromniveaus variieren mit dem Leistungsbedarf, aber der Spitzenstrom pro Array kann 187 a überschreiten (berechnet von 30 kW / 160 V).

Bildquelle: Sohu News. "Hat die internationale Raumstation Stromstationen oder andere Stromversorgungsstationen - generierende Geräte?"

https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

Im Jahr 2021 leitete die NASA ein Upgrade mit neuem Roll - Out Solar Arrays (ROSA) ein, wodurch die Gesamtleistungskapazität auf 215 kW erhöht wurde². Diese verbesserten Arrays behalten die Kompatibilität mit dem vorhandenen 124 V -Verteilungssystem bei und verbessern gleichzeitig die Effizienz bei niedrigen Sonnenwinkeln².

Bildquelle: China bemannte Raumfahrttechnik. "NASA, um die internationale Raumstation Solar -Arrays zu verbessern."

https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

Die ursprünglichen Sonnenkollektoren der ISS wurden wahrscheinlich von mehreren Herstellern bezogen. Tecstar hat beispielsweise Sonnenkollektoren für das ICM -Programm (Interim Control Module) der ISS in der Vergangenheit bereitgestellt³. Die Komponenten des verbesserten ROSA -Arrays stammen aus Spectrolab⁴.

1.2chinesische Raumstation (CSS)

Das CSS umfasst sechs Gruppen von Solarflügeln mit einer kombinierten Konstruktionskraft von mehr als 100 kW⁵. Jeder Solarflügel arbeitet mit einer DC -Spannung, die für das Stromverwaltungssystem der Station optimiert ist (spezifische Werte, die nicht öffentlich bekannt gegeben werden). Mit einer Gesamtfläche von 138 m² über seine größten vier Flügel (jeweils 27 m × 4 m) erreicht das CSS durch fortschrittliche Zelltechnologie eine hohe Stromdichte⁵. Die Strombewertungen sind proportional zum Ausgang, wobei Schätzungen über 800 a bei der Hauptbusspannung (abgeleitet von einer Annahme von 100 kW / 125 V).

Bildquelle: Netase News. "Veraltetes Design? Chinas Raumstation 'Leicht' mit einer Lücke von 300 Tonnen?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

In Bezug auf die Hersteller der Photovoltaikkomponenten des CSS werden zwar nicht ausführlich veröffentlicht, China verfügt über mehrere führende Hersteller von Inlands -Solarpanels. Zum Beispiel könnten Unternehmen wie Solarspace, ein 2011 gegründeter chinesischer Tier-1-Solarpanel, möglicherweise beteiligt sein. Bis Ende 2023 hatte es Herstellungskapazitäten, die 60 Gigawatt Zellen und 7,2 Gigawatt Module mit Stützpunkten in Kambodscha, Laos und China erreichten.⁶. Ein weiterer möglicher Kandidat ist Xpower Solar Energy Co., Ltd, ein auf Hochschulleistungspfizier spezialisierter Anbieter von Clean Energy mit einer globalen Produktionskapazität von 1 GW -Modulen und zwei Fertigungsanlagen in China⁷.

2. Strukturkonfigurationen: verstaute und bereitgestellte Zustände

2.1iss

Verstaute Konfiguration: Die ursprünglichen Solararrays wurden zum Start in kompakte Abschnitte gefaltet, während neuere ROSA -Arrays in zylindrischen Kanistern gespeichert sind (~ 1 m Durchmesser × 6 m Länge)².

Bereitete Konfiguration: Jeder Arrayflügel erstreckt sich über 73 Meter (240 Fuß) mit einer Gesamtfläche von 2.500 m² (27.000 m²).⁸. Die acht Arrays sind über das US -amerikanische Orbitalsegment verteilt, das auf rotierenden Gimbalen montiert ist, um die Sonne zu verfolgen¹.
 

Verteilung: Vier Arrays -Paare erstrecken sich von der Fachwerkstruktur der Station mit russischen Modulen (Zvezda, Zarya) mit kleineren Auxiliary -Arrays (Zaryas Arrays werden derzeit zurückgezogen)¹.

Bildquelle: NASA. "Solaranordnungen an der Internationalen Raumstation."

https://www.nasa.gov/image

2.2cs

Gedeckte Konfiguration: Solarflügel sind in einer Multi - -Pufe, Akkordeon - ähnliche Struktur, in die Startverkleidungen passen, wobei leichte Verbundmaterialien für die Kompaktspeicherung verwendet werden.

Bereitete Konfiguration: Jeder Flügel stellt auf 27 m × 4 m mit einem multi - -dimensionalen Artikulationssystem ein⁵. Die sechs Flügel sind verteilt: Tianhe, Mengtian und Wentian haben jeweils ein Paar⁵.

Verteilung: Die symmetrische Platzierung minimiert die Schattierung zwischen Modulen, wobei die Flügel senkrecht zur Längsachse der Station erstrecken.

3.Photovoltaische Zelltechnologien

3.1iss

Originalarrays (1998) verwenden Sie Silizium - -Basis Solarzellen mit ~ 14% Umwandlungseffizienz⁵.

Upgradierte ROSA -Arrays enthalten erweiterte Triple - -Tunction -Zellen (wahrscheinlich GAAs - basiert), um die Effizienz zu verbessern, obwohl bestimmte Materialien nicht bekannt sind².

3.2css

Employs triple-junction gallium arsenide (GaAs) cells with >30% Umwandlungseffizienz^5,9.

Diese Zellen verwenden Indium -Gallium -Phosphid (INGAP), Galliumarsenid (GAAS) und Germanium (GE) Schichten, um mehrere Lichtspektren zu erfassen, die für niedrige - Erdorbit -Bedingungen kritisch sind.

Bildquelle: Netase News. "Veraltetes Design? Chinas Raumstation 'Leicht' mit einer Lücke von 300 Tonnen?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4.Batterie Speichersysteme

4.1iss

Die ursprüngliche Batterie war ein Nickel - Metallhydrid -Batterie (Ni - H₂), bestehend aus 48 unabhängigen Batteriemodulen (ORU) mit einer Gesamtveranstaltung von 96 kWh für das gesamte Energiespeichersystem. Im Jahr 2017 wurde es auf eine Lithium - Ion -Batterie mit jedem Nickel - Metalhydrid -Batterie Batterie ORU ersetzt durch ein Lithium -} Ion -Batterie Oru ersetzt und verdoppelt die Kapazität und Energie. Die gesamte verfügbare Energie des gesamten ISS -Energiespeichersystems wurde auf ungefähr 192 kWh erhöht¹⁰.

Diese Batterien speichern ~ 60% der erzeugten Leistung während Tageslichtperioden, um Operationen während des Erdschattens zu unterstützen (~ 35 Minuten pro Umlaufbahn).⁸.

Die Nickel - Wasserstoffbatterien auf der ISS wurden von mehreren Lieferanten bezogen. Da sich die ISS in Richtung fortgeschrittenerer Lithium - Ion -Batterien bewegt, fertigt GS Yuasa Technology Ltd. (GYT) die GS Yuasa Technology Ltd. (GYT) seit 2012 Lithium¹¹.

4.2css

Jedes Modul der chinesischen Raumstation (das Tianhe -Modul, das Wentian -Modul und das Mengtische Modul) verfügt über eigene Photovoltaikflügel und unabhängige Energiespeichersysteme. Die Systeme verwenden Lithium - Ion -Batterien. Das Tianhe -Kernmodul ist mit sechs Lithium -Sätzen - Ion -Batterien, dem Wentian Laboratory -Modul mit vier Sätzen und dem Mengtian Laboratory -Modul mit vier Sätzen ausgestattet. Der Beamte hat die spezifische Batteriekapazität nicht bekannt gegeben. Laut öffentlichen Berichten und Expertenspekulationen wird jedoch die Kapazität jeder Batteriegruppe auf 100-200 AH-Niveau erwartet, und die Gesamtergie des gesamten Raumstationssystems wird auf über 100 kWh geschätzt¹².

Für die CSS, mögliche Hersteller des Lithiums -} Ion -Batterien umfassen Catl (Contemporary Amperex Technology Co., Limited), ein weltweit führender Anbieter in Lithium -}}} Ion -Batterieproduktion und Raumflugleistung, die Erfahrung in der Herstellung verschiedener Arten von Batterien hat^5,13.

5. Stromversorgungsfunktionen

5.1iss

Unterstützt eine maximale Belastung von 124 kW (aktualisierbar auf 215 kW), Lebensunterstützung, Kommunikationssysteme und über 50 wissenschaftliche Experimente².

5.2css

Erzeugt täglich ~ 1000 kWh und ausreichend für Dutzende von Versuchsschränken und Besatzungsbedürfnissen⁵.

Die {100+ KW -Kapazität ermöglicht zukünftige Erweiterungen, einschließlich zusätzlicher Module und hoher - Power Scientific Instrumente.

Die ISS- und CSS -Photovoltaiksysteme spiegeln ihre jeweiligen Entwurfsummen und Betriebsanforderungen wider. Die ISS mit ihrem größeren Array -Bereich und inkrementellen Upgrades priorisiert die Legacy -Kompatibilität, während die CSS fortschrittliche GaAs -Zellen und modulares Design für eine höhere Effizienz nutzt. Beide Systeme zeigen robuste Lösungen für die Aufrechterhaltung der menschlichen Präsenz in niedriger - Erdumlaufbahn.

Quellen:

1. Sohu News. "Hat die internationale Raumstation Stromstationen oder andere Stromversorgung - Generiergeräte?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2. China bemannte Raumfahrttechnik. "NASA, um die internationale Raumstation Solar -Arrays zu verbessern." https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3.SpaceDaily. "Tecstar Schiffe ISS -Solarmodule." https://www.spaceaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. "Boeing zur Bereitstellung von sechs weiteren Solaranordnungen für die internationale Raumstation." https://boeing.mediaoom.com/news

5.Wang Yanan (Wissenschaftlerwissenschaft). "China Space Station 'Power Bank': 1 Million Yuan pro Quadratmeter, täglich 1000 kWh." http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upstream_biz

6.A1SolarStore. "Solarspace Solarmodels bewerten Sie 2025: In - Tiefe." https://a1SolarStore.com/blog/solarspace

7.xpower Solar. "Hersteller von Solar -PV -Modulen|Über Xpower." https://www.xpowersolar.com/about/

8.Nasa. "Solaranordnungen an der Internationalen Raumstation." https://www.nasa.gov/image Arrays

9.Netease News. "Veraltetes Design? Chinas Raumstation 'Leicht' mit einer Lücke von 300 Tonnen?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10.Ugene Schwanbeck; Penni Dalton. "Internationale Raumstation Lithium - Ion -Batterien für das primäre elektrische Stromsystem."

11.GS Yuasa. "GS Yuasas Lithium - Ion -Zellen, die zum vierten Mal an die internationale Raumstation geliefert werden sollen." https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=GS200509534828_785

12.Chinas bemannte Weltraumprogramm. "Energiesystem der chinesischen Raumstation."

13.Solarfeeds. "SpaceFlight Power 65 AH, 100 AH, 150 AH, 250 AH -Blei -Säure (AGM) Batteriekapazität, Preise, Bewertungen." https://www.samfeeds.com/battery/long & sub;