كيف تصنع الألواح الشمسية للمساحة (23 صورة). الألواح الشمسية في السماء وعلى الماء وفي الفضاء تصميم الألواح الشمسية في الفضاء

البطارية الشمسية في محطة الفضاء الدولية

البطارية الشمسية - العديد من المحولات الكهروضوئية المدمجة (الخلايا الكهروضوئية) - أجهزة أشباه الموصلات التي تحول الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة مباشرة كهرباءعلى عكس مجمعات الطاقة الشمسية التي تعمل على تسخين مادة التبريد.

الأجهزة المختلفة التي تجعل من الممكن تحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة حرارية وكهربائية هي موضوع البحث في مجال الطاقة الشمسية (من هيليوس اليونانية Ήлιος، هيليوس -). يتطور إنتاج الخلايا الكهروضوئية ومجمعات الطاقة الشمسية في اتجاهات مختلفة. هناك الألواح الشمسية نروىنر: من المدمج في الآلات الحاسبة الدقيقة إلى احتلال أسطح السيارات والمباني.

قصة

تم إنشاء النماذج الأولية للخلايا الشمسية من قبل الكيميائي الضوئي الإيطالي من أصل أرمني جياكومو لويجي سياميسيان.

في 25 أبريل 1954، أعلنت مختبرات بيل عن إنشاء أول خلايا شمسية قائمة على السيليكون لتوليد التيار الكهربائي. تم هذا الاكتشاف من قبل ثلاثة موظفين في الشركة - كالفن سوثر فولر، داريل شابين وجيرالد بيرسون. وبعد أربع سنوات فقط، في 17 مارس 1958، تم إطلاق أول قمر صناعي مزود بألواح شمسية، فانجارد 1، في الولايات المتحدة. وبعد شهرين فقط، في 15 مايو 1958، تم إطلاق سبوتنيك 3 في الاتحاد السوفييتي أيضًا. باستخدام الألواح الشمسية.

استخدامها في الفضاء

تعتبر البطاريات الشمسية إحدى الطرق الرئيسية لتوليد الطاقة الكهربائية: فهي تعمل لفترة طويلة دون استهلاك أي مواد، وفي نفس الوقت صديقة للبيئة، على عكس الطاقة النووية و.

ومع ذلك، عند الطيران على مسافة كبيرة من الشمس (خارج المدار)، يصبح استخدامها مشكلة، لأن تدفق الطاقة الشمسية يتناسب عكسيا مع مربع المسافة من الشمس. عند الطيران إلى، وعلى العكس من ذلك، تزيد قوة الألواح الشمسية بشكل كبير (في منطقة الزهرة بمقدار 2 مرات، في منطقة عطارد بنسبة 6 مرات).

كفاءة الخلايا الكهروضوئية والوحدات النمطية

تبلغ قوة تدفق الإشعاع الشمسي عند مدخل الغلاف الجوي (AM0) حوالي 1366 واط لكل متر مربع (انظر أيضًا AM1، AM1.5، AM1.5G، AM1.5D). وفي الوقت نفسه، يمكن أن تكون الطاقة النوعية للإشعاع الشمسي في أوروبا في الطقس الغائم جدًا، حتى أثناء النهار، أقل من 100 واط/م2. وباستخدام الألواح الشمسية الشائعة المنتجة صناعياً، يمكن تحويل هذه الطاقة إلى كهرباء بكفاءة تتراوح بين 9 و24%. في هذه الحالة، سيكون سعر البطارية حوالي 1-3 دولارات أمريكية لكل واط من الطاقة المقدرة. بالنسبة للتوليد الصناعي للكهرباء باستخدام الخلايا الشمسية، سيكون سعر الكيلووات في الساعة 0.25 دولارًا أمريكيًا، ووفقًا للجمعية الكهروضوئية الأوروبية (EPIA)، ستنخفض تكلفة الكهرباء المولدة بواسطة الأنظمة الشمسية بحلول عام 2020 إلى أقل من 0.10 يورو لكل كيلووات في الساعة للأغراض الصناعية. التركيبات وأقل من 0.15 يورو لكل كيلوواط ساعة للتركيبات في المباني السكنية.

في عام 2009، قامت شركة Spectrolab (إحدى الشركات التابعة لشركة Boeing) بعرض خلية شمسية تبلغ كفاءتها 41.6%. وفي يناير 2011، كان من المتوقع أن تدخل السوق الخلايا الشمسية من هذه الشركة بكفاءة 39%. وفي عام 2011، حققت شركة Solar Junction في كاليفورنيا كفاءة بلغت 43.5% لخلية شمسية مقاس 5.5x5.5 ملم، وهو ما يزيد بنسبة 1.2% عن الرقم القياسي السابق.

في عام 2012، قامت شركة Morgan Solar بإنشاء نظام Sun Simba من بولي ميثيل ميثاكريلات (زجاج شبكي)، والجرمانيوم وزرنيخيد الغاليوم، حيث يجمع بين مكثف ولوحة يتم تركيب خلية شمسية عليها. وكانت كفاءة النظام عندما كانت اللوحة ثابتة 26-30% (اعتمادًا على الوقت من السنة والزاوية التي تقع فيها الشمس)، أي ضعف الكفاءة العملية للخلايا الشمسية المعتمدة على السيليكون البلوري.

في سنة 2013 شركة شاربابتكرت خلية شمسية ثلاثية الطبقات بقياس 4x4 مم على قاعدة إنديوم-جاليوم-زرنيخيد بكفاءة 44.4%، ومجموعة من المتخصصين من معهد أنظمة الطاقة الشمسية التابع لجمعية فراونهوفر، وسويتيك، وCEA-Leti، ومعهد برلين. أنشأ مركز هيلمهولتز خلية ضوئية باستخدام عدسات فريسنل بكفاءة 44.7%، متجاوزًا إنجازه الخاص البالغ 43.6%. وفي عام 2014، تم إنشاء معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية الألواح الشمسية، والتي بفضل تركيز العدسة على خلية ضوئية صغيرة جدًا، بلغت الكفاءة 46%.

وفي عام 2014، طور العلماء الإسبان خلية كهروضوئية من السيليكون قادرة على التحويل الأشعة تحت الحمراءشمس.

الاتجاه الواعد هو إنشاء خلايا ضوئية تعتمد على هوائيات نانوية تعمل عن طريق التصحيح المباشر للتيارات المستحثة في هوائي صغير (حوالي 200-300 نانومتر) بواسطة الضوء (أي الإشعاع الكهرومغناطيسي بتردد حوالي 500 هرتز). لا تتطلب الهوائيات النانوية مواد خام باهظة الثمن للإنتاج ولها كفاءة محتملة تصل إلى 85%.

قيم الكفاءة القصوى للخلايا الكهروضوئية والوحدات النمطية،
يتم تحقيقه في ظروف المختبر

يكتب	معامل التحويل الكهروضوئي،٪
السيليكون
سي (بلوري)	24,7
سي (متعدد البلورات)	20,3
Si (نقل الأفلام الرقيقة)	16,6
Si (وحدة فرعية للأغشية الرقيقة)	10,4
الثالث إلى الخامس
GaAs (بلوري)	25,1
GaAs (فيلم رقيق)	24,5
GaAs (متعدد البلورات)	18,2
InP (بلوري)	21,9
أغشية رقيقة من الكالكوجينيدات
CIGS (خلية ضوئية)	19,9
CIGS (وحدة فرعية)	16,6
CdTe (خلية ضوئية)	16,5
غير متبلور / السيليكون النانوي
سي (غير متبلور)	9,5
سي (نانوكريستالين)	10,1
الكيميائية الضوئية
على أساس الأصباغ العضوية	10,4
على أساس الأصباغ العضوية (وحدة فرعية)	7,9
عضوي
البوليمر العضوي	5,15
متعدد الطبقات
GaInP/GaAs/Ge	32,0
GaInP/GaAs	30,3
GaAs/CIS (فيلم رقيق)	25,8
a-Si/mc-Si (وحدة فرعية رقيقة)	11,7

العوامل المؤثرة على كفاءة الخلايا الكهروضوئية

تتسبب الخصائص الهيكلية للخلايا الكهروضوئية في انخفاض أداء الألواح مع زيادة درجة الحرارة.

من خصائص الأداءيمكن ملاحظة أن اللوحة الكهروضوئية يمكن تحقيقها أكبر قدر من الكفاءةمطلوب الاختيار الصحيح لمقاومة الحمل. للقيام بذلك، لا يتم توصيل الألواح الكهروضوئية مباشرة بالحمل، ولكن يتم استخدام وحدة تحكم للتحكم في الأنظمة الكهروضوئية، مما يضمن التشغيل الأمثل للألواح.

إنتاج

في كثير من الأحيان، لا تنتج الخلايا الكهروضوئية المفردة طاقة كافية. لذلك، يتم دمج عدد معين من الخلايا الكهروضوئية في ما يسمى بوحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية ويتم تركيب تقوية بين الألواح الزجاجية. يمكن أن يكون هذا التجميع مؤتمتًا بالكامل.



حاليًا، تعمل شركة NPP Kvant في ثلاثة مجالات رئيسية لتطوير الطاقة الضوئية الفضائية وقاعدتها العنصرية، وهي:

إنشاء الخلايا الشمسية على أساس السيليكون أحادي البلورة

تتوافق خلايا السيليكون الشمسية التي تم إنشاؤها في محطة الطاقة النووية "كفانت" مع المستوى العالمي، وهو ما تم تأكيده من خلال تلبية عدد من الطلبات الأجنبية لإنتاجها لصالح الهند وفرنسا وهولندا وجمهورية التشيك وإسرائيل والصين. تحتوي هذه البطاريات على:

• أعلى خاصية طاقة محددة أولية ~ 200 وات/م2؛
• أقل تدهور خلال فترة الوجود النشط؛
• الحساسية الثنائية، والتي تستخدم في المركبات الفضائية التي تحلق على ارتفاع منخفض وتجعل من الممكن زيادة الطاقة الناتجة من الألواح الشمسية بنسبة 10-15٪ بسبب تحول بياض الأرض (على وجه الخصوص، الألواح الشمسية للمركبة الفضائية زاريا، زفيزدا، القطاع الروسي من محطة الفضاء الدولية، SB للمركبة الفضائية "Monitor-E").

إنشاء خلايا شمسية تعتمد على محولات كهروضوئية متعددة المراحل باستخدام مواد شبه موصلة معقدة على ركائز أجنبية.

بمساعدة الخلايا الشمسية القائمة على هياكل متغايرة معقدة متسلسلة باستخدام مركبات AIIIBV الثلاثية والرباعية المترسبة على ركيزة أجنبية من أشباه الموصلات، تم الآن تحقيق أقصى قدر من الكفاءة في ظروف الفضاء، أفضل النتائجمن خلال قوة محددة وفترة الحياة النشطة والحد الأدنى من التدهور خلال هذه الفترة. وبمساعدة هذه الخلايا الشمسية، تم تحقيق نطاق كفاءة يتراوح بين 25-30%. بالنسبة لفئة كاملة من المركبات الفضائية الواعدة، على سبيل المثال، المنصات الكبيرة الثابتة بالنسبة للأرض، بالإضافة إلى المركبات الفضائية المصممة لـ عمليات النقلوفي الفضاء باستخدام أنظمة الدفع الكهربائية، لا يمكن تحقيق القدرة على إنجاز المهام المستهدفة الحديثة إلا باستخدام مثل هذه الألواح الشمسية عالية الكفاءة. مع أخذ ذلك في الاعتبار، وكذلك استخدام سنوات عديدة من الخبرة في تصميم الخلايا الشمسية القائمة على GaAs، تعمل شركة NPP Kvant على تطوير العمل في هذا الاتجاه.

إنشاء خلايا شمسية مرنة ذات أغشية رقيقة تعتمد على السيليكون غير المتبلور مع أقصى خصائص محددة لكتلة الطاقة وأقل تكلفة.

هذا اتجاه جديد تمامًا في الطاقة الضوئية الفضائية. معظم نوع واعدهذه المحولات الكهروضوئية هي حاليًا خلايا شمسية ثلاثية السلاسل تعتمد على السيليكون غير المتبلور (a-Si). تم إنشاؤها في البداية لأغراض الخلايا الكهروضوئية الأرضية، ويجري حاليًا النظر في استخدام الخلايا الشمسية السيليكونية غير المتبلورة في الظروف الفضائية بسبب:

• إمكانية الحصول على خصائص كتلة طاقة عالية للخلايا الشمسية، أعلى بـ 4-5 مرات من الخلايا الشمسية المصنوعة على أساس السيليكون أحادي البلورية، على الرغم من انخفاض كفاءتها الأولية؛
• مقاومة عالية للإشعاع
• إمكانية التخفيض بمقدار حجم وتكلفة أكثر تحديدًا للبطارية الشمسية مقارنة بالإصدار أحادي البلورية.

من المزايا المهمة للخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة المرنة هو حجمها الصغير (النقل)، وإمكانية إنشاء خلايا شمسية من النوع الملتف قابلة للنشر بسهولة بناءً عليها، وما إلى ذلك.

تعتبر التكنولوجيا الأرضية التي أتقنها المشروع الروسي الأمريكي المشترك Sovlax LLC (المؤسسون المشاركون لشركة NPP Kvant، ECD Ltd.، الولايات المتحدة الأمريكية) بمثابة التكنولوجيا الأساسية لتصنيع المحولات الكهروضوئية القائمة على السيليكون غير المتبلور للتطبيقات الفضائية. توفر هذه التقنية تكوين هيكل كهروضوئي متتالي ثلاثي الوصلات يعتمد على سبائك Si على ركيزة شريطية رفيعة.

المشاريع الحديثة للمحطة النووية "كفانت" في مجال الطاقة الضوئية الفضائية

• محطة الفضاء الدولية: الجزء الروسي من وحدات زاريا وزفيزدا المزودة بمحولات للطاقة الشمسية ذات حساسية ثنائية الاتجاه
• المنصات الكبيرة المستقرة بالنسبة إلى الأرض "SiSat"، و"Express-A"، و"Express-AM"، و"KazSat"، وغيرها.
• المركبة الفضائية للاستشعار عن بعد للأرض والأرصاد الجوية “Monitor-E” و”Meteor-3” وغيرها.

الخصائص الرئيسية للبطاريات الشمسية NPP "Kvant"

الخصائص الرئيسية	أحادي البلورية	GalnP2-GalnAs-Ge ثلاث مراحل	عديم الشكل
القدرة النوعية لـ SB عند AM0، 25 درجة مئوية عند النقطة المثالية لخاصية الجهد الحالي، W/m 2	200	~350	90-100
القدرة النوعية لـ SB عند AM0، 60 درجة مئوية، عند النقطة المثالية لخاصية الجهد الحالي، W/m 2	165-170	~320	80-90
الثقل النوعي (وفقًا لجزء تشكيل الصورة باستثناء الإطار)، كجم/م2:
- دعم شبكي - دعم قرص العسل	1,7-1,85 1,4-1,5	1,9 1,6	0,3
تدهور التشغيل الحالي لـ SAS،٪
- 10 سنوات جغرافية - 10 سنوات ليو - 10 سنوات في المدارات الإهليلجية والمتوسطة	20 20 30	15 15 25	إشعاع انحلال ~7%

وفي السنوات اللاحقة، أصبحت العديد من الدول مهتمة بالطاقة الشمسية الفضائية، بما في ذلك اليابان والصين والعديد من الدول الأوروبية.

يقول يافي: "كان الكثير من الناس مهتمين به، ولكن كان هناك قدر أقل بكثير من القدرات التقنية والأجهزة في ذلك الوقت".

في عام 2009 سكرتيرة القوات البحريةوقد حدد الأمريكي راي مابوس عددًا من الأهداف لتقليل اعتماد البحرية على النفط الأجنبي وزيادة استخدام مصادر الطاقة البديلة. في نفس العام، تلقى يافي تمويلًا من مختبر الأبحاث البحرية الأمريكية لتحسين التكنولوجيا التي من شأنها تحويل الطاقة الشمسية المجمعة في الفضاء إلى شكل آخر من أشكال الطاقة التي يمكن نقلها إلى الأرض.

كيف تعمل التقنية؟

على الرغم من أن التكنولوجيا تحتاج إلى تحسين، إلا أن الفكرة الأساسية بسيطة للغاية. ترسل الشمس الفوتونات، وهي حزم ضوئية نشطة، في كل الاتجاهات. تقوم الألواح الشمسية التقليدية بتحويل هذه الفوتونات إلى إلكترونات ذات تيار كهربائي مباشر. ثم يتم تحويل التيار المباشر إلى تيار متردد وينتقل من خلاله الشبكة الكهربائية.

في الفضاء، المشكلة الكبرى هي كيفية إدخال هذه الطاقة إلى الشبكة.

ومع وجود الألواح الشمسية في الفضاء، يحتاج العلماء إلى العثور على المزيد طريقة فعالةانتقال التيار المباشر من العاكسات الشمسية إلى الأرض. الجواب: الموجات الكهرومغناطيسية، مثل تلك المستخدمة لنقل الترددات الراديوية أو تسخين الطعام في فرن الميكروويف.

"قد لا يربط الناس موجات الراديو بنقل الطاقة لأنهم يعتقدون أنها مرتبطة بالاتصالات أو أجهزة الراديو أو التلفزيون أو الهواتف. يقول يافي: "إنهم لا يعتبرونهم حاملين للطاقة". لكننا نعلم أن أجهزة الميكروويف (أحد الأصناف موجات كهرومغناطيسية) تحمل الطاقة - طاقتها تسخن طعامنا.

يسمي يافي التكنولوجيا التي يعمل بها على وحدة "الساندويتش". يوضح الشكل أدناه عاكسات شمسية تشبه المرآة تركز الفوتونات من الشمس على مجموعة من وحدات الساندويتش. الجزء العلوي من الساندويتش يستقبل الطاقة الشمسية. ترسل الهوائيات الموجودة على الجانب السفلي من الحزمة موجات الراديو إلى الأرض.


الصورة أعلاه ليست بحجمها. ومن المفترض أن يبلغ طول وحدات الساندويتش ثلاثة أمتار، ولكن سوف تكون هناك حاجة إلى نحو 80 ألف منها. وسوف يبلغ طول مجموعة من هذه الوحدات تسعة ملاعب كرة قدم، أي حوالي كيلومتر واحد. وهذا يزيد تسع مرات.

العودة إلى الأرض تحتوي على طاقة الترددات الراديوية من الكونية الألواح الشمسيةسيتم استقباله بواسطة هوائي خاص - وهو هوائي مستقيم - يمكن أن يصل قطره إلى ثلاثة كيلومترات.

"سوف يبدو وكأنه حقل مليء بالأسلاك. يقول يافي: "ستستقبل عناصر الهوائي هذه موجات الراديو الواردة وتحولها إلى كهرباء".

يمكن إرسال شعاع قوي من موجات الراديو إلى أي مكان على الأرض لأنه يمكن تغيير اتجاه الشعاع باستخدام تقنية تسمى توجيه الشعاع الرجعي. ويكفي إرسال "إشارة تجريبية" من مركز محطة الاستقبال. يرى القمر الصناعي الإشارة ويعيد تكوين جهاز الإرسال لإرسال موجات الراديو إلى المحطة الأرضية.

تتمثل الميزة الكبيرة لمثل هذا النظام لكل من العسكريين والمدنيين في القدرة على نقل الطاقة إلى القواعد والأماكن النائية حيث يكون توصيلها صعبًا لوجستيًا ومكلفًا للغاية ديزل.

شعاع عملاق من الطاقة من الفضاء

إن شعاعًا عملاقًا من موجات الراديو ينزل من الفضاء إلى الأرض من شأنه أن يخيف معظم الأشخاص الذين رأوا سفينة فضائية تستخدم مثل هذه الحزم لتفجير المدن. لكن في الواقع، لن ترى حتى شعاع الراديو بالعين المجردة، إذ تتدفق إشارات الراديو حولنا في كل مكان وفي كل الاتجاهات.

وعلى الرغم من أن إشارات الراديو هذه تحتوي على طاقة أكبر من إشارة التلفزيون أو الراديو، إلا أن كثافة الإشارة ستظل منخفضة جدًا ولن تهدد الأشخاص أو الطائرات أو الطيور التي تحلق عبرها. وبطبيعة الحال، لم يتم بعد اختبار هذه التكنولوجيا خارج المختبر، لذلك لا يوجد دليل حقيقي على سلامتها حتى الآن.

المشكلة الرئيسية في مثل هذا النظام تظل تكلفته. وتؤثر هذه المشكلة على جميع الأطراف المعنية، سواء كانت صناديق مالية حكومية أو خاصة أو تجارية.

من الصعب تحديد التكلفة التي سيكلفها التنفيذ الكامل لنظام المحطة الشمسية الفضائية، ولكن من الواضح أنها لن تقل عن مئات الملايين من الدولارات. هناك حد معين لحجم الجسم الذي يمكننا إطلاقه إلى الفضاء، والصواريخ ليست رخيصة أيضًا. على سبيل المثال، تم بناء محطة الفضاء الدولية بشكل مجزأ في الفضاء لأنه لم يكن هناك صاروخ كبير أو قوي بما يكفي لإطلاقه نظام كاملفي الفضاء.

هدف جافي هو إنشاء نموذج أولي لقسم واحد من وحدة الساندويتش، ولكن ليس إكمال المشروع. كما أنه يختبر الوحدات في ظروف شبيهة بالفضاء للتأكد من قدرتها على الصمود والاستمرار في العمل في ظل حرارة الشمس المذهلة في الفضاء.

يحاول يافي العثور على رعاة لتمويل استمرار مشروعه. لكنه يشدد على أن مشاريع الطاقة طويلة الأجل يصعب الترويج لها، خاصة عندما لا يستطيع أن يوضح للناس كيفية استخدام التكنولوجيا. ويعتقد يافي أن الدافع الحقيقي سيكون المنافسة الدولية، كما حدث في الخمسينيات عندما طورت روسيا أول قمر صناعي وتغلبت على الولايات المتحدة في سباق الفضاء. والآن، يبدو أن اليابان تخطط لتكون أول من يشارك في هذا المشروع.

حتى بدون تمويل مستوى الدولةتعتقد الشركات الصغيرة مثل Solaren أن محطات الطاقة الشمسية الفضائية ستصبح حقيقة في المستقبل القريب. غاري سبيرنكا, المدير التنفيذييتمتع سولارين بمسيرة مهنية طويلة في كل من هندسة الفضاء الحكومية والخاصة. لقد أمضى سنوات يراقب خطة الحكومة وتجميد مثل هذه المشاريع، لذلك فهو مهتم أكثر بالقطاع الخاص.

في عام 1945، تم تلقي بيانات استخباراتية حول استخدام أجهزة الاتصالات اللاسلكية في الجيش الأمريكي. تم الإبلاغ عن هذا إلى I. V. ستالين، الذي نظم على الفور إصدار مرسوم بشأن تجهيز الجيش السوفيتي بالاتصالات اللاسلكية. تم إنشاء معهد العناصر الكهربائية الغلفانية، والذي سمي فيما بعد "الكم". وفي وقت قصير، تمكن فريق المعهد من إنشاء سلسلة واسعة من المصادر الحالية اللازمة للاتصالات الراديوية.

ترأس نيكولاي ستيبانوفيتش ليدورينكو مؤسسة البحث والإنتاج (SPE) "كفانت" من عام 1950 إلى عام 1984.

منذ عام 1950، يقوم المعهد بإنشاء أنظمة توليد الطاقة لمشروع بيركوت. كان جوهر المشروع هو إنشاء نظام دفاع صاروخي لموسكو باستخدام الصواريخ المضادة للطائرات. ن.س. تم استدعاء ليدورينكو إلى المديرية الرئيسية الثالثة التابعة لمجلس الوزراء، وطلب منه قيادة العمل في هذا الموضوع الذي كان سريا في ذلك الوقت. كان من الضروري إنشاء نظام لتوفير الكهرباء للمدفع المضاد للطائرات والصاروخ نفسه أثناء الطيران. كان استخدام أجهزة توليد تعتمد على إلكتروليتات الحمض التقليدية في الصاروخ مستحيلاً. ن.س. كلف Lidorenko بمهمة تطوير المصادر الحالية باستخدام الإلكتروليتات الملحية (غير المحتوية على الماء). تم تعبئة الملح كإلكتروليت في شكل جاف. أثناء إطلاق الصاروخ، تم تشغيل السخرية الموجودة داخل البطارية في اللحظة المناسبة، وأذابت الحرارة الملح، وفقط بعد ذلك تم إنشاء تيار كهربائي. تم استخدام هذا المبدأ في نظام S-25.

في عام 1950 إلى ن.س. تم الاتصال بـ Lidorenko من قبل سيرجي بافلوفيتش كوروليف، الذي كان يعمل على صاروخ R-2. كانت رحلة صاروخ متعدد المراحل تتحول إلى رحلة معقدة العملية التكنولوجية. الفريق بقيادة ن.س. Lidorenko، تم إنشاء أنظمة إمداد الطاقة المستقلة لصاروخ R-2، وبعد ذلك للجيل القادم من صاروخ R-5. كانت هناك حاجة إلى إمدادات طاقة عالية الطاقة: كان من الضروري توفير الطاقة ليس فقط للدوائر الكهربائية للصاروخ نفسه، ولكن أيضًا للشحنات النووية. لهذه الأغراض كان من المفترض استخدام البطاريات الحرارية.

في سبتمبر 1955، بدأ بناء الغواصة النووية K-3 Leninsky Komsomol. كان هذا ردًا قسريًا على تشغيل الغواصة النووية الأمريكية نوتيلوس في يناير 1955. تبين أن البطاريات هي واحدة من أكثر الروابط ضعفًا. كمصادر لـ N.S. اقترح ليدورينكو استخدام عناصر تعتمد على الفضة والزنك. وتمت زيادة سعة طاقة البطارية 5 مرات، بحيث أصبحت الأجهزة قادرة على توصيل حوالي 40 ألف أمبير/ساعة، مع مليون جول في الشعاع. بعد عامين، ذهب لينينسكي كومسومول إلى الخدمة القتالية. تم إثبات موثوقية وفعالية تلك التي تم إنشاؤها تحت قيادة NS. أجهزة بطارية Lidorenko، والتي تبين أنها أقوى بثلاث مرات من نظيرتها الأمريكية.

المرحلة التالية من N.S. كان ليدورينكو يطور بطاريات كهربائية للطوربيدات. وكانت الصعوبة هي الحاجة إلى مصادر طاقة مستقلة ذات حجم صغير، ولكن تم التغلب عليها بنجاح.

يحتل العمل على إنشاء صاروخ كوروليف "السبعة" الشهير - صاروخ R-7 مكانًا خاصًا. كانت نقطة البداية في تنفيذ العمل على نطاق واسع بشأن الصواريخ هي قرار مجلس وزراء اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بتاريخ 13 مايو 1946، الذي وقعه I.V. ستالين. في الوقت الحاضر، يحاول بعض الصحفيين بشكل متعمد شرح الاهتمام الذي توليه قيادة بلادنا لمشاريع الفضاء، وخاصة المصالح العسكرية. وهذا بعيد كل البعد عن الحقيقة، كما يتضح من المواد الوثائقية المتاحة في ذلك الوقت. على الرغم من وجود استثناءات بالطبع. لذلك، ن.س. قرأ خروتشوف مذكرات إس بي بعدم تصديق عدة مرات. كوروليف، لكنه اضطر إلى أخذ المشكلة على محمل الجد فقط بعد أن أبلغ رئيس KGB عن الإطلاق غير الناجح صاروخ أمريكي"الحجر الأحمر"، والذي يستنتج منه أن الآلة الأمريكية كانت قادرة على وضع قمر صناعي في مداره بحجم برتقالة تقريبًا. لكن بالنسبة لكوروليف نفسه، كان الأمر الأكثر أهمية هو أن الصاروخ R-7 كان قادرًا على الطيران إلى الفضاء.

في 4 أكتوبر 1957، تم إطلاق أول قمر صناعي للأرض في العالم بنجاح. تم تطوير نظام إمداد الطاقة المستقل للقمر الصناعي بواسطة NS. ليدورينكو.

تم إطلاق القمر الصناعي السوفيتي الثاني وعلى متنه الكلبة لايكا. الأنظمة التي تم إنشاؤها تحت قيادة NS. قام Lidorenko بتزويد الوظائف الحيوية على القمر الصناعي بمجموعة متنوعة من المصادر الحالية ذات الأغراض والتصاميم المختلفة.

خلال هذه الفترة ن.س. توصل ليدورينكو إلى فهم إمكانية استخدام مصدر طاقة جديد لا نهاية له في ذلك الوقت - ضوء الشمس. تم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية باستخدام الخلايا الضوئية المعتمدة على أشباه الموصلات السيليكونية. وفي ذلك الوقت تم الانتهاء من دورة الأعمال الأساسية في الفيزياء، وتم اكتشاف الخلايا الضوئية (المحولات الضوئية)، التي تعمل على مبدأ تحويل إشعاع الفوتون الشمسي الساقط.

كان هذا المصدر - الألواح الشمسية - هو مصدر الطاقة الرئيسي الذي لا نهاية له تقريبًا للقمر الصناعي السوفيتي الثالث للأرض - وهو مختبر علمي مداري آلي يزن حوالي طن ونصف.

بدأت الاستعدادات لأول رحلة بشرية إلى الفضاء. ليالي بلا نوم، ساعات طويلة من العمل الشاق... والآن جاء هذا اليوم. يتذكر ن.س. ليدورينكو: "قبل يوم واحد فقط من إطلاق جاجارين، في مجلس كبار المصممين، تم البت في هذه القضية... إنهم صامتون. كوروليف: "حسنًا، مرة أخرى، ما هو رأيك؟" مرة أخرى الجمهور صامت. "لذا أنا أعتبر التبول علامة على الموافقة." يوقع كوروليف، ونوقع جميعًا اثني عشر توقيعًا على الظهر، ويطير جاجارين..."

وقبل شهر من رحلة جاجارين - 4 مارس 1961 - ولأول مرة في التاريخ، تم اعتراض رأس حربي لصاروخ استراتيجي. كان مصدر الطاقة لنوع جديد تمامًا من المعدات - الصاروخ المضاد للصواريخ V-1000 - عبارة عن بطارية أنشأتها جمعية Kvant.

في عام 1961، بدأ العمل أيضًا على إنشاء مركبة فضائية من فئة زينيت - مع أنظمة طاقة مفردة معقدة من كتل كبيرة، والتي تضمنت من 20 إلى 50 بطارية.

وفي رده على حدث 12 أبريل/نيسان 1961، قال الرئيس الأمريكي جون كينيدي: "لقد افتتح الروس هذا العقد. وسوف نغلقه". وأعلن نيته إرسال رجل إلى القمر.

بدأت الولايات المتحدة تفكر جدياً في وضع أسلحة في الفضاء. في أوائل الستينيات، وضع الجيش والسياسيون الأمريكيون خططًا لعسكرة القمر، وهو مكان مثالي لمركز قيادة وقاعدة صواريخ عسكرية. ومن كلمات ستانلي جاردنر، قائد القوات الجوية الأمريكية: "في غضون عقدين أو ثلاثة عقود، سيكون للقمر، بأهميته الاقتصادية والتقنية والعسكرية، قيمة في أعيننا لا تقل عن قيمة بعض المناطق الرئيسية على الأرض، بالنسبة للعالم". ومن أجله جرت الاشتباكات العسكرية الرئيسية».

أجرى الفيزيائي Zh. Alferov سلسلة من الدراسات حول خصائص أشباه الموصلات غير المتجانسة - بلورات من صنع الإنسان تم إنشاؤها عن طريق ترسيب المكونات المختلفة طبقة تلو الأخرى في طبقة ذرية واحدة.

ن.س. قرر ليدورينكو تطبيق هذه النظرية على الفور في تجربة وتقنية واسعة النطاق. على متن المركبة الفضائية السوفيتية الأوتوماتيكية - لونوخود - ولأول مرة في العالم، تم تركيب بطاريات شمسية تعمل على زرنيخيد الغاليوم وكانت قادرة على تحمل درجات حرارة عاليةأكثر من 140-150 درجة مئوية. تم تركيب البطاريات على الغطاء المفصلي لـ Lunokhod. في 17 نوفمبر 1970، الساعة 7:20 صباحًا بتوقيت موسكو، لامس لونوخود-1 سطح القمر. تم تلقي أمر من مركز التحكم في الطيران لتشغيل الألواح الشمسية. لفترة طويلة لم يكن هناك أي استجابة من الألواح الشمسية، ولكن بعد ذلك مرت الإشارة، وكان أداء الألواح الشمسية ممتازًا أثناء تشغيل الجهاز بالكامل. في اليوم الأول، قطع لونوخود 197 مترًا، وفي اليوم الثاني - بالفعل كيلومتر ونصف... بعد 4 أشهر، في 12 أبريل، ظهرت صعوبات: سقط لونوخود في حفرة... وفي النهاية، كان الأمر محفوفًا بالمخاطر تم اتخاذ القرار بإغلاق الغطاء بالبطارية الشمسية ومواصلة طريق عودتنا بشكل أعمى. لكن المخاطرة أتت أكلها.

في نفس الوقت تقريبًا، قام فريق Kvant بحل مشكلة إنشاء نظام تنظيم حراري دقيق ذو موثوقية متزايدة، والذي سمح بانحرافات درجة حرارة الغرفة بما لا يزيد عن 0.05 درجة. تم التثبيت بنجاح في ضريح V.I. لينين لأكثر من 40 عاما. اتضح أنه مطلوب في عدد من البلدان الأخرى.

أهم مرحلة في أنشطة ن.س. كان Lidorenko هو إنشاء أنظمة إمداد الطاقة للمحطات المدارية المأهولة. وفي عام 1973، انطلقت إلى المدار أولى هذه المحطات، وهي محطة ساليوت ذات الأجنحة الضخمة من الألواح الشمسية. كان هذا إنجازًا تقنيًا مهمًا لمتخصصي كفانت. وكانت الخلايا الشمسية مكونة من ألواح زرنيخيد الغاليوم. أثناء تشغيل المحطة على الجانب المضاء بنور الشمس من الأرض، تم نقل الكهرباء الزائدة إلى البطاريات الكهربائية، وقد وفر هذا المخطط إمدادات طاقة لا تنضب عمليا للمركبة الفضائية.

ناجحة و عمل فعالأكدت البطاريات الشمسية وأنظمة إمداد الطاقة المستندة إلى استخدامها في محطات ساليوت ومير والمركبات الفضائية الأخرى صحة استراتيجية تطوير الطاقة الفضائية التي اقترحتها إن إس. ليدورينكو.

في عام 1982، حصل فريق مؤسسة البحث والإنتاج "كفانت" على وسام لينين لإنشاء أنظمة الطاقة الفضائية.

تم إنشاؤها بواسطة فريق Kvant بقيادة N.S. Lidorenko ، تعمل إمدادات الطاقة على تشغيل جميع الأنظمة العسكرية والفضائية في بلدنا تقريبًا. تسمى تطورات هذا الفريق بالجهاز الدوري للأسلحة المحلية.

في عام 1984، ترك نيكولاي ستيبانوفيتش منصب كبير مصممي NPO Kvant. لقد ترك مشروعًا مزدهرًا أطلق عليه اسم "إمبراطورية ليدورينكو".

ن.س. قرر ليدورينكو العودة إلى العلوم الأساسية. كأحد الاتجاهات، قرر استخدام طريقته الجديدة للحل التطبيقي لمشكلة تحويل الطاقة. كانت نقطة البداية هي حقيقة أن البشرية تعلمت استخدام 40٪ فقط من الطاقة المولدة. وهناك أساليب جديدة تزيد من الأمل في زيادة كفاءة صناعة الطاقة الكهربائية بنسبة 50% أو أكثر. إحدى الأفكار الرئيسية لـ N.S. Lidorenko هو إمكانية وضرورة البحث عن مصادر أولية أساسية جديدة للطاقة.

مصادر المواد: تم تجميع المادة على أساس البيانات التي سبق نشرها بشكل متكرر في المطبوعات، وكذلك على أساس فيلم "فخ الشمس" (من إخراج أ. فوروبيوف، وتم بثه في 19 أبريل 1996)

إن التشغيل الناجح والفعال للألواح الشمسية وأنظمة إمداد الطاقة بالمركبات الفضائية بناءً على استخدامها هو تأكيد على صحة استراتيجية تطوير الطاقة الفضائية التي اقترحتها NS. ليدورينكو.