Układ zasilania satelity Mr Fahrenheit składa się ze z trzech głównych elementów: paneli słonecznych, systemu magazynowania energii (ESS) i systemu zarządzania energią (PMS).
Panele słoneczne:
Najprostszym sposobem na zamontowanie paneli słonecznych, jest po prostu umieszczenie ich na ściankach CubeSat’a.
Jednakże, zwykle CubeSat potrzebuje co najmniej jednej strony bez paneli słonecznych. Jest to problematyczne, ponieważ gdy satelita jest skierowany tą ścianką bezpośrednio w stronę Słońca, znajduje się w momencie najniższej produkcji energii, wynoszącej blisko zera. Ów sytuacja może stać się nawet niebezpieczna, ponieważ CubeSat jest całkowicie odcięty od zasilania.
Aby uniknąć takich sytuacji, nasz CubeSat będzie miał rozkładane dwustronne panele słoneczne. Konfiguracja naszych paneli musi być zoptymalizowana pod względem koziołkującego satelity, aby w każdej sytuacji mieć jakieś źródło energii słonecznej. Dlatego konfiguracja naszych paneli będzie podobna do tej przedstawionej na zdjęciu.
ESS (system magazynowania energii)
Dlaczego potrzebujemy ESS zamiast po prostu polegać na naszych panelach słonecznych?
Na początek, gdy CubeSat znajduje się po przeciwnej stronie Ziemi niż Słońce, nie ma dostępu do energii słonecznej i po prostu jest wyłączony. Ponadto przesyłanie danych pochłania duże ilości energii, dlatego ESS uzupełnia panele słoneczne w momentach największego zapotrzebowania na energię.
Zazwyczaj ESS CubeSat’a składa się tylko z baterii litowo-jonowych. Te baterie nie mogą być narażone na niskie temperatury, więc w kosmosie muszą być ogrzewane przez owinięte wokół nich cewki.
W naszym CubeSat’cie musimy rozważyć również inne opcje ESS.
Po pierwsze, baterie zajmują dużo miejsca wewnątrz CubeSat’a 10x10x10 cm. Muszą być również ładowane i podgrzewane, co powoduje dodatkowe zużycie energii. Rozmiar naszego CubeSat’a nie pozwala nam nam na posiadanie dużej powierzchni paneli słonecznych, co ogranicza nasze możliwości produkcji energii słonecznej.
Z drugiej strony, baterie były już używane w wielu satelitach i testowane w kosmosie, więc mogą być uznane za najbardziej niezawodne.
Po drugie, moglibyśmy się pozbyć baterii i wielu problemów, które się z nimi wiążą, używając superkondensatorów jako ESS. Nie musielibyśmy ich grzać, ładowanie byłoby o wiele mniej problematyczne i potencjalnie mogłyby zająć mniej miejsca. Jednakże, nasza transmisja danych musiałaby być „pulsacyjna”.
Po trzecie, musimy rozważyć możliwość całkowitego braku ESS. Nasz CubeSat zostałby całkowicie odcięty od zasilania, gdy znajdowałby się na ciemnej stronie Ziemi, czyli przez około połowę swojego okresu orbitalnego. To byłoby około 45 minut w ciemności i tyle samo czasu w świetle. Nie mielibyśmy kontaktu z naszym CubeSat’em przez 50% czasu, co mogłoby być ryzykowne.
PMS (System zarządzania energią):
Głównym zadaniem PMS jest upewnienie się, że Układ Zasilania działa bezpiecznie i wydajnie. Jest to płytka PCB, która może mieć np. specjalne obwody do zarządzania energią słoneczną, ładowania baterii, regulacji napięcia i prądu, rozdzielania busów zasilających różne komponenty czy działania w sytuacjach awaryjnych. Warunki w kosmosie są trudne, więc elementy elektroniczne mogą ulec uszkodzeniu i awarii, powodując zniszczenie CubeSat’a.
Mr Fahrenheit
Mr Fahrenheit to licealny projekt w pełni realizowany przez uczniów uczęszczających do I SLO z Oddziałami Międzynarodowymi w Warszawie.
Kontakt
strona www
mrfahrenheit.cubesat@gmail.com