Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


Űrcsillagászat 2 beadandó

2011.11.17

Napelemtáblák, és RTG használata a G+R-ben

Ebben a munkámban azt vizsgáltam meg, hogy a GROTE+REBER program szempontjából melyik energiaellátási forma az alkalmasabb: A napelem, vagy az RTG. Több különböző szemponot vettem figyelemmel: Az eszközök várható élettartamát, sérülékenységét, az egységnyi tömegre eső teljesítményt. Megvizsgáltam azt is, hogy az eszközökhasználata von-e maga után navigációs szempontból zavaró következményeket. Végül a kapott eredményeket összefoglalom, és levonom a következtetést, hogy ezen szempontok alapján melyik energiaellátási forma a hasznosabb számunkra.

A napelem

A napelem az egyik leggyakoribb eszköz, amellyel az űreszközök energiaellátását megoldják. A fényt alakítja át elektromos árammá. A korábbiakban Fuhl Ádám már megvizsgálta, hogy pontosan mely napelemtípus lenne a G+R számára legmegfelelőbb. Ez a 3G28 jelzésű, germánium alapú napelemtábla. Ennek a napelemtípusnak az adatait fogom felhasználni a későbbiek során.

A 3G28 jelzésű, germánium alapú napelemtábla

  • Tömeg: 86mg/cm2
  • Átlagos kapocsfeszültség: VOC = 2667 mV
  • Átlagos rövidzárási áram: ISC = 506 mA
  • Maximum teljsítmény esetén a feszültség: Vpmax = 2371 mV
  • Maximum teljesítmény esetén az áramerősség: Ipmax = 487 mA
  • Dimenziók: 40 x 80mm
  • Felület: 30.18 cm2
  • Hatásfok: 29%

Ezekből az adatokból a táblázatban megadott felületre eső maximális teljesítmény:

 

 

keplet1.jpg

 

 

Az RTG

A radioizotópos termoelektromos generátor (RTG Radioisotope Thermoelectric Generator) gyakori energiaellátási forma olyan űreszközök esetében, amelyek a Naprendszer távoli részében végeznek tevékenységet, vagy esetleg el is hagyják a Naprendszert. A Naptól távol ugyanis a napelemek használhatatlanok. Az eszköz a radioaktív izotópok tetmészetes bomlásából származó hőt hasznosítja, és alakítja át elektromos árammá.

Az RTG-típus kiválasztása

A forrásaim alapján kiválasztottam egy bizonyos RTG-típust, amely számunkra a legmegfelelőbbnek bizonyul. Az a típus bizonyul a legmegfelelőbbnek, amelyik minél nagyobb teljesítményen képes üzemelni, viszont a tömege és a mérete a lehető legkisebb. Ezért kiszámoltam az egyes RTG-típusok teljesítményének és tömegének a hányadosát. Minél nagyobb szám ez az index, annál alkalmasabb számunkra az adott generátor.

 

rtgtablazat.jpg

 

Ebben a táblázatban az általam vizsgált RTG-k nevét, teljesítményét, tömegét, és a teljesítmény/tömeg hányadosát tűntettem fel. A táblázat alapján a GPHS-RTG a legalkalmasabb generátor a számunkra. A továbbiakban ezt az RTG típust veszem alapul, amikor a számításaimat végzem. Ezt az RTG típust használták a Cassini, New Horisons, Galileo, és Ulysses űrszondáknál.

Várható élettartam

Egy űreszköz élettartamát a legkorábban tönkremenő, létfontosságú berendezés határozza meg. Mivel az energiaellátás igencsak létfontosságú, ezért ez is fontos összehasonlítási szempont.
A jelenleg gyártott napelemek várható élettartama 35 év. Emellett átlagosan 10 év leforgása elveszítik a gyártás utáni teljesítményük 10\%-át.
Az RTG élettartama a tapasztalatok szerint ennél több.
Példaként elég említeni, hogy a Voyager űrszondák RTG-vel működnek, még a hetvenes években kerültek fellövésre, jelenleg is működnek, és várhatóen még 20 évig üzemelni fognak. Azonban feltétlenül meg kell jegyezni, hogy az RTG teljesítménye az idő függvényében csökken, mégpedig a hasadóanyagként használt Pu238 87.7 éves felezési idejének megfelelően, az RTG teljesítménye is a felére csökken ennyi idő alatt.
Ezen adatok alapján érdemes megvizsgálni, hogy melyik energiaellátási forma, mekkora teljesítményt tud leadni az idő függvényében. (Ezt tönkremenési függvénynek neveztem el.)
Így hát a rendelkezésemre álló adatok alapján megalkottam a napelem, illetve az RTG tönkremenési függvényét.
A függvények a következők:

 

keplet23.jpg

 

A kapott függvényeket kirajzolva látszik, hogy az eredmény igencsak érdekes: Kezdetben az RTG teljesítménye gyorsabban csökken, de 12.141 év elteltével a két energiaellátási eszköznek újra ugyanannyi a teljesítménye. Ha kiszámoljuk, hogy a függvény alatti területek mely időpontnál egyenlőek, megtudjuk, mikor válik az RTG a teljesítmény szempontjából hasznosabbá, mint a napelem.

 

tonkremenes.jpg

 

Ha figyelembe veszem az eddigi űrprogramok élettartamát, illetve a technológia várható fejlődését, nem tartom valószínűnek, hogy az űrtávcsőnek szüksége lenne arra, hogy kihasználjuk az RTG nyújtotta igen hosszú élettartamot. Mire a napelemek elhasználódnak (várhatóan 35év), addigra megteremthetjük a technológiai feltételeit egy javító expedíciónak, ha arra lesz igény.

Sérülékenység

Persze a fenti ábra készítése közben eltekintettem a napelemeket élettartamát érintő két további problémától: A napelemtáblák felülete nagy, és ehhez képest nagyon vékonyak. Egy mikrometeorit könnyen átlyukaszthatja, és ezáltal tönkre is teheti. Továbbá a kozmikus sugárzás is jelentősen károsíthatja. Ez még tovább csökkentheti a napelem várható élettartamát. Ezeket elegendő információ hiányában nem tudtam figyelembe venni a tönkremenési modell megalkotásánál.
Ellenben ha RTG-t használunk, akkor annak a felülete sokkal kissebb, mint a napelemeknek, és külső borítással óvni lehet a mikrometeoritoktól. Ezáltal a mikrometeoritok okozta sérülés esélyét is minimalizálhatjuk. Ha egy napelem megsérül, akkor attól még nagy valószínűséggel tovább működik. Az RTG meghibásodása esetén ez nem feltétlenül igaz, de kiküszöbölhető. A G+R számára azonban nagyon is valószínű, hogy sokkal nagyobb teljesítményre van szükségünk, mint amennyit egy generátor előállítani képes (300W).
Azt javaslom tehát, hogy használjunk több generátort a teljesítmény növelése érdekében. Ez a megoldás azzal az előnnyel is járhat, hogy a meghibásodott generátorokat helyettesíthetik a még működőek.

Kinyitogatás

A napelemtáblák hatalmas felületéből adódik két további probléma: Az egyik, hogy a fellövés előtt minél jobban össze kell hajtogatni, hogy kevesebb helyet foglaljon el. A másik, hogy a megérkezés után ki kell őket hajtogatni, ami újabb problémákat vet fel. Elősször is a kihajtogatás folyamata energiát igényel, amihez szükség van egy másik energiaforrásra is. Ez helyet foglal el az űreszközön. A kinyitogatás navigációs szempontból is fontos feladat.

  • Kinyitogatás során az űrtávcső perdületet kaphat, és/vagy megváltozhat a súlypontja.
  • Különösen akkor, ha a napelemtáblák
    - Nem egyszerre nyilnak ki.
    - Nem egyforma gyorsan nyílnak ki.
    - Nem mindegyik nyílik ki.
    - Nem kellőképpen nyílik ki.
  • Továbbá, ha a napelemtáblák egyáltalán nem nyílnak ki, akkor az űrtávcső használhatatlan.

Ellenben, ha RTG-t használunk, akkor nem kell semmit se kinyitogatni, így ezek a problémák megszűnnek.

Egyéb navigációs probléma, hogy a napelemtáblák használata esetén ügyelni kell arra, hogy a napelemtáblák a Nap felé nézzenek. RTG esetén ezek a problémák is megszűnnek.

Tömeg

Meg kell vizsgálni, hogy melyik energiaforrás mekkora tömeget képvisel adott teljesítményre vonatkozólag. Az a legcélszerűbb, ha a választott napelem, és a választott RTG esetében is kiszámolom a teljesítmény/tömeg hányadost.

 

keplet45.jpg

 

Ennek alapján a napelem sokkal hatékonyabb energiaellátási forma.

Egyéb kérdések a témában

Az általam boncolgatott téma rendkívül tág. Munkám során megválaszoltam pár kérdést a témában, de még több kérdés vetődött fel, amelyeket meg kell majd vizsgálni.

  • Melyik energiaellátási forma az olcsóbb?
  • Melyik biztonságosabb?
  • Melyiket könnyebb beszerezni?
  • Melyik mekkora helyet foglal el a hordozórakétában?

Konklúzió

Ez a kérdéskör sokkal bonyolultabb, mint ahogy azt az elején gondoltam. Egyrészt, mind a napelemnek, mind a napelemnek vannak jelentős előnyei és hátrányai.
A napelem mellett szól, hogy adott tömegű napelem nagyságrendekkel több energiát tud termelni. Ez a tulajdonság önmagában is döntő lehet. Ugyanakkor a napelem sérülékeny, és a hsználata felvet számos navigációs problémát.
Az RTG mellett szól az, hogy a napelem használatakor fellépő navigációs problémák megszűnnek. Ugyanakkor a tömege sokkal nagyobb, mint azonos teljesítményt produkáló napelemnek.
A várható élettartam kapcsán az RTG nincs olyan mértékű előnyben, hogy az számottevő legyen.
Ez a téma még rengeteg már kérdést is felvet, amit feltétlenül meg kell vizsgálni. Az én munkám alapján nem lehet egyételműen eldönteni, hogy melyik energiaellátási forma hasznosabb számunkra.

Referenciák

  • Fuhl Ádám: Mekkora napelemtáblák kellenek?
  • Azurspace
  • Wikipedia RTG
  • Wikipedia Solar Cell
 

Hozzászólások

Hozzászólás megtekintése

Hozzászólások megtekintése

buy online generic viagra

(BrianTib, 2020.07.09 19:32)

where can i buy viagra <a href="https://judproducts.com/">what is the best place to buy generic viagra online</a> buy viagra online from uk

Где заказать видеосъемку Сестрорецк ?

(RaymondPrork, 2020.07.08 19:23)

<a href=https://studiomedia.ru/>Видеостудия в Санкт-Петербурге</a>
Студия фото и видеосъемки - https://studiomedia.ru/

Detailed house cleaning Financial District

(cleanSal, 2020.07.08 09:24)

[url=https://www.cleaning-master.com]Cleaning of the apartment[/url]
Service Cleaning Staten Island was created in 2012 with a clear task: to perform a highly professional cleaning services in friendly manner that is not only which not just delights and satisfies all ours client! With deep cleaning, our employees cleansing elements refrigerator in the house . Competent employees "Cleaning Service" always ready decide varied problem, associated with guidance order. You always can call in "Cleaning Service" - our employees to the conscience cope with the work of any volume. Our Created Cleaning the holding located give you any help and solve this a problem! Our firm we carry out cleaning services(MAIDS DOWNTOWN) exclusively by means of eco-means, they absolutely safe and not even litter environment atmosphere. This the specialized company Williamsburg presents large set service on cleaning, you left only to choose the right, appropriate to you type of cleaning, and contact to our company for professional help. In our the company hourly work employee. This a highly large cleaning , that will leave your family hearth spotless . Regardless on , moving you or not Clean Master can be there to help to bring your personal old or new house exemplary appearance.We have involved only qualified masters, having the required practical experience. CLEANING MASTER Bococa apply excellent, not harmful detergents and scouring materials, reliable, professional and high quality equipment.Our organization provides services for cleaning - professional (industrial) cleaning. Cleaning famous company Clinton Hill- carries out production activity on cleaning.

gambling at online casinos

(HaroldKandy, 2020.07.08 01:57)

is online gambling legal in iowa <a href="https://onlinegamblingrtf.com/">gambling online</a> online gambling in michigan
states where online gambling is legal <a href="https://onlinegamblingrtf.com/">play online gambling real money</a> online gambling washington state law
online keno gambling <a href="https://onlinegamblingrtf.com/">online poker gambling</a> online gambling sites real money

what is online gambling

(HaroldKandy, 2020.07.07 17:34)

online gambling win real money <a href="https://onlinegamblingrtf.com/">online gambling real money</a> gambling game online
roulette online gambling <a href="https://onlinegamblingrtf.com/">pa online gambling</a> best online gambling sites sports
nj gambling online <a href="https://onlinegamblingrtf.com/">online sports gambling sites</a> online gambling sports

how to stop gambling online

(HaroldKandy, 2020.07.07 13:21)

what states allow online gambling <a href="https://onlinegamblingrtf.com/">online gambling pa</a> online gambling bitcoin
american online gambling <a href="https://onlinegamblingrtf.com/">online gambling sites</a> is online sports gambling legal
make money online gambling <a href="https://onlinegamblingrtf.com/">online gambling apps</a> ny online gambling

cv valve cv 8

(TrentOpict, 2020.07.07 08:41)

international cv <a href="https://cvvsresumeonline.com/">grad school cv example</a> cv publications
cv/resume <a href="https://cvvsresumeonline.com/">resume cv</a> sample of cv
cv of water <a href="https://cvvsresumeonline.com/">how much to replace cv joint</a> is a cv the same as a resume
cv writing <a href="https://cvvsresumeonline.com/">uss lexington cv-16</a> aoc-cv-750
pharmacist cv <a href="https://cvvsresumeonline.com/">cv rich mansion</a> replacement cv joint
cv samples <a href="https://cvvsresumeonline.com/">bad cv axle vibration</a> uss saratoga (cv-3)

why is cp greater than cv how to list poster presentation on cv

(Jeffreyter, 2020.07.07 01:24)

cv axel <a href="https://cvvsresumeonline.com/">cv examples for students</a> medical student cv pdf
cv-10 <a href="https://cvvsresumeonline.com/">uss yorktown cv-10</a> cover letter and cv
cv shaft replacement <a href="https://cvvsresumeonline.com/">how to list oral presentations on a cv</a> sharp portable air conditioner cv 10nh
cover letter vs cv <a href="https://cvvsresumeonline.com/">cv boot leaking</a> how to replace cv axle
uss essex cv 9 <a href="https://cvvsresumeonline.com/">simple cv</a> college student cv
cv raman <a href="https://cvvsresumeonline.com/">grid search cv</a> resume/cv

cv joint banding tool cv medical student

(Stanleyedush, 2020.07.05 15:51)

scn == 4 in function cv::cvtcolor <a href="https://cvvsresumeonline.com/">artist cv</a> portfolio and cv meaning
what does cv mean? <a href="https://cvvsresumeonline.com/">professional cv</a> how to cite publications in cv
cv linens promo code <a href="https://cvvsresumeonline.com/">uss lexington (cv-2)</a> cv 21
what does cv mean? <a href="https://cvvsresumeonline.com/">example of cv</a> is a cv a cover letter
personal statement cv <a href="https://cvvsresumeonline.com/">uss wasp cv-18</a> cv skills
how to make a cv <a href="https://cvvsresumeonline.com/">uss enterprise (cv-6)</a> cv 75

tadalafil mechanism

(ThomasPoede, 2020.06.28 09:02)

cialis tadalafil 5mg <a href="http://tadalafilsexx.com">tadalafil 20</a> tadalafil tablets 5mg

tadalafil review

(ThomasPoede, 2020.06.26 17:55)

generic cialis tadalafil best buys <a href="http://tadalafilsexx.combo">cialis</a> tadalafil best price 20 mg

Rassismus-Skandal an Berliner Rossmann-Kasse

(MoonJay, 2020.06.26 13:26)

Sie sollten diesen Artikel lesen. Es ist wichtig!1(A#D5gt8x6!WGIHAzum

Rassismus bei Rossmann: schwarzer Kundin wird Kartenbetrug vorgeworfen, weil der Name darauf deutsch ist. Polizei droht ihr vor ihrem Kind mit Gefängnis: “Sprechen Sie überhaupt deutsch? Deutsche Sprache, schwere Sprache.”
[url=https://www.bz-berlin.de/berlin/charlottenburg-wilmersdorf/rassismus-skandal-an-berliner-rossmann-kasse]https://www.bz-berlin.de/berlin/charlottenburg-wilmersdorf/rassismus-skandal-an-berliner-rossmann-kasse[/url]

8#HbmBqrs53n импрост

(BennyItarf, 2020.06.25 01:36)

Секрет евреев: Еврейские мужчины лечат простатит за 2-3 недели!
Один раз в жизни! Раз и навсегда! Узнаем как... https://txxzdxru.diarymaria.com/

2600 installment loans in california

(MichaelCousa, 2020.06.11 14:13)

installment loans with no credit check <a href="http://installmentloansservicee.com">installment loans</a> cheap installment loans

Secure well-being pills with deduction

(viagra side effects, 2020.06.01 07:29)

viagra versus viagra espa ol
[url=http://proviagramagic.com]online viagra[/url] cheap viagra online without prescription
<a href="http://proviagramagic.com">herbal viagra</a> - viagra costco who is online
viagra 10 mg 4 tablet who is online

коронавирус

(ClaudeJaple, 2020.05.17 07:31)

Последние новости, интерактивная карта онлайн, подробная статистика по странам в таблице.
https://covid-monitor.com


<a href="https://covid-monitor.com">статистика коронавируса +на сегодня +в мире</a>

Followers Free 2020 MAY

(rardcoams , 2020.04.16 03:47)

[url=https://iamnotarobot.net/instagram-free-followers-how-to-do-it]Free INSTAGRAM Likes No Verification 2020 APRIL[/url]

First, present your unique view of the world. Instagram is a place where you create and accomplish your own lifestyle. create a strategy (that is, define your goals and methods by which you will assume them), and later consistently take on it by regularly publishing the content.
Check what photos acquire the most likes. Instagram users choose illustrations in buoyant tones, next lightening filters, preferring blues rather than shades of red. You can apply filters from Instagram, but you can moreover use more powerful apps, such as Vsco, Afterlight or Snapseed, in which we will locate a lot of good effects and editing options for our photos. The mobile (and free!) balance of Lightroom - one of the best photo management programs from the Adobe suite - is in addition to very popular.
Afterlight is actually quite a simple tool, but it contains every the valuable functions and as many as 74 different effects. One of the most fascinating options is make more noticeable Tone, which allows you to viewpoint happening the blue color, which gives the photos a cleaner, fresher look. Snapseed, in turn, allows for selective settings in a chosen area of the photo, which works good in situations where we want to focus the viewer's eyes on a specific area of the photo. upon the new hand, Lightroom will allow you to precisely adjust the brightness and saturation of the prearranged color, e.g. by playing later the blue color slider you can make water and proclaim acquire a trendy turquoise shade.
Camera + is plus a great application (only for iOS). It costs $ 2.99, which is fully worth investing! It will allow you to acquire effects similar to professional equipment. This application has been official by epoch and Wall Street Journal for making with reference to all shot see native and great.

KW:
Free INSTAGRAM Followers No Survey Online 2020 APRIL
Instafollowers Free No Survey 2020 MAY
Gain INSTAGRAM Followers Without Survey 2020 MAY
How To Increase INSTAGRAM Followers Hack 2020 APRIL

Instant Robux 2020 APRIL UPDATED

(rardcoams, 2020.04.15 06:06)

https://billscheatworld.com/ROBLOXHackOnlineUltimate - ULTIMATE GENERATOR for ROBLOX GAME Club BUILDERS AVAILABLE! 2020 APRIL/MAY UPDATED!

KW:
Free Robux Giver 2020 MAY UPDATED
Free Robux Generator No Verification 2020 MAY UPDATED
ROBLOX Robux Maker 2020 APRIL UPDATED
Free Robux Generator 2020 MAY UPDATED
ROBLOX Unlimited Robux 2020 APRIL UPDATED
Robux Generator Mobile 2020 APRIL UPDATED
Robux Generator 2020 APRIL UPDATED
ROBLOX Robux Generator 2020 APRIL UPDATED
ROBLOX Account Hacker 2020 APRIL UPDATED
ROBLOX Free Robux No Survey 2020 APRIL UPDATED
Easy Robux Generator 2020 APRIL UPDATED
How To Hack ROBLOX Accounts On ROBLOX MAY 2020
How To Hack Accounts ROBLOX MAY 2020
ROBLOX How To Hack Accounts MAY 2020

Обустройство скважин Арзамас

(teleinspMog, 2020.04.10 17:45)

Делая упор на многолетний опыт в этом секторе и высококвалифицированную бригаду профессионалов, по , обслуживание скважин, очистка дренажа, [url=https://belgvod.ru]прочистка дренажа[/url], очистка дождевой канализации, прочистка дренажной канализации, замена водоподъёмной трубы в скважине, прочистка трубопроводов высоким давлением и прочие. Такие сервисы широко применяются в разных отраслях, в разного рода как коммерческий, а также жилой сектор, сельхозхозяйство и ирригация. Вся наша команда спецов владеет обширным профессиональным опытом в этих направлениях, все это помогает нашей фирме осуществлять подобные услуги такие услуги как прочистка канализации, очистка фильтра скважины, прочистка скважин, замена труб в скважине, телеинспекция систем канализации, прочистка дренажной канализации, восстановление скважины до паспортных данных, периодическое обслуживание скважинбыстро и результативно. Представляемые услуги ценятся нашими клиентами за их своевременное выполнение и более лучшую расценочную программу.

Удаление песчано-иловых отложений из фильтровой зоны Урус-Мартан

(teleinspMog, 2020.04.10 09:02)

Делая упор на долголетний производственный опыт в этом секторе и высококвалифицированную команду экспертов, по , очистка канализации, замена глубинных насосов, [url=https://belgvod.ru]промывка дренажной канализации[/url], очистка поверхностей высоким давлением, промывка трубопроводов высоким давлением, телеинспекция артезианских скважин, прочистка трубопроводов высоким давлением и прочие. Такие услуги обширно могут использоваться в разных направленностях, например таких как ирригация, сельское хоз-то, комерческий или жилой комплекс. Наша бригада спецов имеет в своем распоряжение больше 10 прошедших лет практического опыта трудового во многих областях, что даёт возможность нашей знаменитой корпорации реализовывать такие сервисы такие услуги как ремонт скважины, обслуживание скважин, прочистка дренажа, монтаж оборудования на скважине, монтаж водоподъёмной трубы в скважине, очистка ёмкостей питьевого водоснабжения, очистка водоподъёмных труб, периодическое обслуживание скважинсверхэффективно и легко. Предлагаемые услуги ценятся нашими клиентами за их быстрое осуществление и гораздо лучшую расценочную программу.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11

Következő »