рейтинг блогов

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса

топ 100 блогов drugoi12.11.2010Технологии Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса

Это фотоэлектрические преобразователи — полупроводниковые устройства, преобразующие солнечную энергию в постоянный электрический ток. Проще говоря, это основные элементы устройства, которое мы называем «солнечными батареями». С помощью таких батарей на космических орбитах работают искусственные спутники Земли. Делают такие батареи у нас в Краснодаре — на заводе «Сатурн». Руководство завода пригласило автора этого блога посмотреть на производственный процесс и рассказать о нем у себя в дневнике.


1. Предприятие в Краснодаре входит в структуру Федерального космического агентства, но владеет «Сатурном» компания «Очаково», которая в буквальном смысле спасла это производство в 90-е годы. Владельцы «Очаково» выкупили контрольный пакет акций, который чуть было не ушел к американцам. «Очаково» вложила сюда большие средства, закупила современное оборудование, сумела удержать специалистов и теперь «Сатурн» — один из двух лидеров на российском рынке производства солнечных и аккумуляторных батарей для нужд космической отрасли — гражданской и военной. Вся прибыль, которую получает «Сатурн», остается здесь, в Краснодаре, и идет на развитие производственной базы.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





2. Итак, всё начинается здесь — на участке т.н. газофазной эпитаксии. В этом помещении стоит газовый реактор, в котором на подложке из германия в течение трех часов выращивается кристаллический слой, который будет служить основой для будущего фотоэлемента. Стоимость такой установки — около трех миллионов евро.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





3. После этого подложке предстоит пройти еще долгий путь: на обе стороны фотоэлемента нанесут электрические контакты (причем, на рабочей стороне контакт будет иметь «рисунок-гребенку», размеры которой тщательно рассчитываются, чтобы обеспечить максимальное прохождение солнечного света), на подложке появится просветляющее покрытие и т.д. — всего более двух десятков технологических операций на различных установках, прежде чем фотоэлемент станет основой солнечной батареи.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





4. Вот, например, установка фотолитографии. Здесь на фотоэлементах формируются «рисунки» электрических контактов. Машина производит все операции автоматически, по заданной программе. Здесь и свет соответствующий, который не вредит светочувствительному слою фотоэлемента — как раньше, в эпоху аналоговой фотографии, мы пользовались «красными» лампами.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





5. В вакууме установки напыления с помощью электронного луча наносятся электрические контакты и диэлектрики, а также наносятся просветляющие покрытия (они увеличивают ток, вырабатываемый фотоэлементом на 30%).

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





6. Ну вот, фотоэлемент готов и можно приступать к сборке солнечной батареи. К поверхности фотоэлемента припаиваются шины, чтобы потом соединить их друг с другом, а на них наклеивается защитное стекло, без которого в космосе, в условиях радиации, фотоэлемент может не выдержать нагрузок. И, хотя толщина стекла всего 0,12 мм, батарея с такими фотоэлементами будет долго работать на орбите (на высоких орбитах больше пятнадцати лет).


Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса



6a
Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса



6b
Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





7. Электрическое соединение фотоэлементов между собой осуществляется серебряными контактами (их называют шинками) толщиной всего 0,02 мм.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





8. Чтобы получить нужное напряжение в сети, вырабатываемое солнечной батареей, фотоэлементы соединяются последовательно. Вот так выглядит секция последовательно соединенных фотоэлементов (фотоэлектрических преобразователей — так правильно).

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





9. Наконец, солнечная батарея собрана. Здесь показана только часть батареи – панель в формате макета. Таких панелей на спутнике может быть до восьми, в зависимости от того, какая нужна мощность. На современных спутниках связи она достигает 10 кВт. Такие панели будут смонтированы на спутнике, в космосе они раскроются, как крылья и с их помощью мы будем смотреть спутниковое телевидение, пользоваться спутниковым интернетом, навигационными системами (спутники «Глонасс» используют краснодарские солнечные батареи).

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса



9a
Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





10. Когда космический аппарат освещается Солнцем, вырабатываемая солнечной батареей электроэнергия питает системы аппарата, а избыток энергии запасается в аккумуляторной батарее. Когда космический аппарат находится в тени от Земли, аппаратом используется электроэнергия, запасенная в аккумуляторной батарее. Никель-водородная батарея, обладая высокой энергоемкостью (60 Вт ч/кг) и практически неисчерпаемым ресурсом, широко используется на космических аппаратах. Производство таких батарей — еще одна часть работы завода «Сатурн».

На этом снимке сборку никель-водородной аккумуляторной батареи производит кавалер медали ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени Анатолий Дмитриевич Панин.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса



10a
Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





11. Участок сборки никель-водородных аккумуляторов. Начинка аккумулятора подготавливается к размещению в корпусе. Начинка — это положительные и отрицательные электроды, разделённые сепараторной бумагой — в них и происходит преобразование и накопление энергии.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





12. Установка для электронно-лучевой сварки в вакууме с помощью которой изготавливается корпус аккумулятора из тонкого металла.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





13. Участок цеха, где корпуса и детали аккумуляторов испытываются на воздействие повышенного давления.
В связи с тем, что накопление энергии в аккумуляторе сопровождается образованием водорода, и давление внутри аккумулятора повышается, испытания на герметичность — неотъемлемая часть процесса изготовления аккумуляторов.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





14. Корпус никель-водородного аккумулятора — очень важная деталь всего устройства, работающего в космосе. Корпус рассчитан на давление 60 кг·с/см2, при испытаниях разрыв произошел при давлении 148 кг·с/см2.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





15. Проверенные на прочность аккумуляторы заправляют электролитом и водородом, после чего они готовы к работе.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





16. Корпус никель-водородной аккумуляторной батареи изготавливается из специального сплава металлов и должен быть механически прочным, легким и обладать высокой теплопроводностью. Аккумуляторы устанавливаются в ячейки и между собой не соприкасаются.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





17. Аккумуляторы и собранные из них батареи подвергаются электрическим испытаниям на установках собственного производства. В космосе уже невозможно будет ничего поправить и заменить, поэтому здесь тщательно испытывают каждое изделие.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса



17a
Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса




17b
Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





18. Вся космическая техника подвергается испытаниям на механические воздействия с помощью вибрационных стендов, которые имитируют нагрузки при выведении космического аппарата на орбиту.

Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса



18a
Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса





19. В целом завод «Сатурн» произвел самое благоприятное впечатление. Производство хорошо организовано, цеха чистые и светлые, народ работает квалифицированный, общаться с такими специалистами — одно удовольствие и очень интересно человеку, хоть в какой-то степени интересующемуся нашим космосом. Уезжал с «Сатурна» в отличном настроении — всегда приятно посмотреть у нас на место, где не занимаются пустой болтовней и не перекладывают бумажки, а делают настоящее, серьезное дело, успешно конкурируют с такими же производителями в других странах. Побольше бы в России такого.


Из серии «Как это делается» | Солнечные батареи для космоса


Фотографии: © drugoi

P.S. Блог вице-президента по маркетингу компании «Очаково» Инны Кочетовой в ЖЖ находится здесь: http://inna-kochetova.livejournal.com/

Оставить комментарий



Архив записей в блогах:
Предупреждаю, здесь много голого тела. И, возможно, это будет не всем из Вас приятно, особенно любителям модельных пропорций. Но это искусство, великое искусство прошлого. Шедевры... и эталон женской красоты того времени. Полненькие женщины и ...
любитель питьевого коньяка снова заряжает за пользу алкоголизма ну и конечно же, чёрствое бездушное общество отказывается понимать шмуклера ...на человека имеющего что-то кроме работы и пива, смотрят как на идиота. Он "танчики клеит", "качает ...
Поскольку я уже успел побывать на всех должностях в различных ученых советах (ученый секретарь, председатель, мозг совета а не его член), пройти процедуры защиты диссертаций, да и в текущее время аспиранты защищаются, и защищаются не по статьям в ...
В стадии завершения постпродакшена одна из самых новейших клюквенных поделок Голливуда «Красный воробей» ( Red Sparrow, 2018). С Дженнифер Лоуренс в главной роли, которая как многими отмечено, типажно довольно убедительна в роли русской. Широкоскулось, голубые глаза, легкое ...
Сегодня первый раз за 4(!) месяца вышел на улицу. Холодновато, но в целом неплохо ...