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:
Социалист Игорь Додон призвал президента Украины Виктора Януковича продемонстрировать силу и стойкость. В своем блоге он выразил надежду на то, что Украина переживет нападки на суверенитет страны, а народ поймет, что им манипулировали. Игорь Додон также обрушился с критикой в адрес ...
Команда создателей. Предпремьерный показ. Очень хороший и трогательный фильм (документальный) о британских и советских летчиках в Арктике. Одно дело - читать о казанских Тандерболтах , а другое - видеть настоящих ветеранов, которые по-настоящему били фашистов. 95-96 лет. Но ...
Да-да, пока мы обсуждаем победу Трампа в США, хунта нацелилась увести у нас Приднестровье! Оно, конечно, не наше, как Крым, но хочет войти в состав России – недавний референдум там это явно показал. Но под шумок, как раз пока мы обсуждаем все остальное, Украина хочет поддержать нынешнего ...
Не то, что вы подумали, ттт, пусть живёт долго. Но вот быть ему блогером №1 действительно осталось всего 4 месяца, ибо 1 марта 2017 года на трон ЖЖ вскарабкается новый хозяин! Кто же он, и чёзанах такой? В августе этого года, во время одного блогерского застолья в столице Татарстана ...
Если не считать краткого посещения сети через халявный домодедовский вай-фай, заглянуть в свою почту мне довелось только через сутки с половиной. Обнаружил умопомрачительное число откликов на пост о безвременной кончине невинно убиенного ...