تم ترتيب ما يقرب من عشرين ألف خلية مثبتة على المركبة الفضائية في ثلاث مصفوفات بحجم شاحنة سحب كبيرة تحمل جرارًا. في المدار حول الأرض، تولد الألواح الشمسية 14 كيلووات من الكهرباء، ومع ذلك، عندما دخلت المركبة الفضائية مدارها حول كوكب المشتري، لن تتمكن الألواح إلا من توليد 400 واط فقط.
[ترجمة د.نحماني موشيه]
החללית ג'ונו, ששוגרה בתחילת שנת 2011, מצוידת במערך סולארי מרשים שמצליח לספק לה את האנרגיה הנדרשת לה לטובת מסע של חמש שנים לתוך מרחבי החלל, אפילו עכשיו, כאשר היא מתחילה את תקופת השהייה שלה בת 18 החודשים מסביב לכוכב הלכת הגדול ביותר במערכת השמש ، صدق. اختارت وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) تزويد المركبة الفضائية بالطاقة من نظام كهروضوئي بسبب النقص في عنصر البلوتونيوم المشع، مع الجمع بين الخلايا الشمسية عالية الكفاءة ومجموعة من الألواح المصممة خصيصًا.
تم ترتيب ما يقرب من عشرين ألف خلية مثبتة على المركبة الفضائية في ثلاث مصفوفات بحجم شاحنة سحب كبيرة تحمل جرارًا. في المدار حول الأرض، تولد الألواح الشمسية 14 كيلووات من الكهرباء، ومع ذلك، عندما دخلت المركبة الفضائية مدارها حول كوكب المشتري، لن تتمكن الألواح إلا من توليد 400 واط فقط. ولسوء الحظ، فإن الأدوات العلمية والكمبيوتر للمركبة الفضائية هي أنظمة كثيفة الاستهلاك للطاقة.
تُظهر الصورة الألواح الشمسية لجونو مع اقتراب المركبة الفضائية من كوكب المشتري. تمتلك جونو أكبر مجموعة من الألواح الشمسية التي قامت ناسا بتشغيلها على الإطلاق، مقارنة بأي مهمة أخرى باستثناء محطة الفضاء الدولية. تشتمل المركبة الفضائية على ثلاث صفائف من الألواح الشمسية بطول تسعة أمتار، ومجهزة بـ 18,698 خلية شمسية فردية. (الصورة مقدمة من ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا).
فالبعد الكبير عن الشمس يسمح باستقبال كثافة منخفضة جداً من الطاقة الشمسية تعادل معدل 4.1-3.4% فقط من الكمية التي تصل إلى الأرض. ولإضافة الصعوبات إلى المشاكل فيما يتعلق بتزويد المركبة الفضائية جونو بالطاقة، تعمل أشعة الشمس في بيئة ذات درجات حرارة منخفضة للغاية. وفيما يلي عملية حسابية باستخدام قانون ستيفان-بولتزمان (قانون فيزيائي ينص على أن التدفق الإشعاعي المنبعث من جسم أسود يتناسب مع القوة الرابعة لدرجة حرارته. وللقانون أهمية كبيرة في الفيزياء الفلكية، لأنه يساعد على تحديد الحجم المطلق للنجم بالنظر إلى درجة حرارته، والتي يمكن العثور عليها باستخدام قانون فيينا ) الذي يسمح بحساب كمية الإشعاع الشمسي المحول إلى حرارة. يمكن حساب درجة حرارة التوازن لسطح مستو باستخدام معادلة ستيفان-بولتزمان:
حيث α هو معامل امتصاص الطاقة الشمسية؛ أنا هي شدة الإشعاع. e هو معامل الانبعاث الحراري الأمامي والخلفي (بافتراض الانبعاث من كلا الجانبين)؛ وسيجما هو ثابت ستيفان-بولتزمان ويساوي 5.67 × 10-8 ث/م2ك4. وتتناقص شدة الإشعاع مع مربع المسافة من الشمس.
تعليقات 10
منذ عام 1969 لم يعد هناك سفر بين النجوم. 47 سنة أتفق معك يا لورم. يمكن التغلب على خطر مثل المواد المشعة التي تتحلل ببطء.
أما المفاعل فهو مخصص لأغراض المركبات الفضائية الأكبر. تعمل حاملات الطائرات منذ 13 عامًا بنواة واحدة من اليورانيوم. إذا كنت تفكر في رحلة إلى المريخ، فلماذا تطفئ المحركات، وتعتمد على مواعيد اللقاءات بين الأرض والمريخ. يمكن تفعيل المفاعل النووي في لحظة معينة. أثناء الرحلة في الغلاف الجوي سيتم إيقاف تشغيله. سيتم توزيع المواد.
https://en.wikipedia.org/wiki/Stefan%E2%80%93Boltzmann_law
وبحسب الرابط المرفق تبلغ نسبة الاستفادة من الألواح 28%. ويجب أن نتذكر أن المركبة الفضائية صممت عام 2003، ومن الواضح أن المؤشرات تحسنت منذ ذلك الحين. ويزعمون في هذا الموقع "أننا كنا بحاجة إلى 50 مترا مربعا وقسمناها إلى ثلاثة أجنحة"، وهو أمر يختلف قليلا عما يظهر في المواقع الأخرى، وهو حوالي 45%.
http://www.popsci.com/how-juno-broke-distance-record-for-solar-powered-spacecraft
إلى لوريم إيبسوم. إذا كانت الأرقام صحيحة فإن كل متر مربع يعطي حوالي 200 واط. وهذه كفاءة سيئة للغاية (بمصطلحات وكالة ناسا). قد لا تكون الأرقام صحيحة نظرًا لأن الألواح الموجودة في المركبة الفضائية تتمتع بكفاءة تزيد عن 45% مع تقنية الوصلات المتعددة. وتتنبأ نظريات اليوم بكفاءة تصل إلى 65% وأكثر. ولسوء الحظ، فإن تطبيق هذه التكنولوجيا صعب للغاية، لذلك لا تراها في السوق بعد. نحن مجموعة من العلماء نعمل على التكنولوجيا الجديدة وعندما تكون هناك نتائج سننشرها. إن صيغة قانون ستيفان-بولتزمان (قانون فيزيائي ينص على أن التدفق الإشعاعي المنبعث من الجسم الأسود يتناسب مع القوة الرابعة لدرجة حرارته) لا تنتمي هنا. إنها معلمة لشدة الإشعاع وليس لخصائص اللوحة الشمسية. اللوحة الشمسية لها حسابات أخرى.
لا تحتاج إلى مفاعل نووي كامل لمثل هذه السفينة الفضائية. والمطلوب هو ما يسمى RTG، وهو ليس أكثر من قطعة صغيرة من البلوتونيوم 238، والتي تتحلل وتنتج حرارة تتحول إلى طاقة كهربائية. المشكلة: ناسا تفتقر إلى بعض هذه المواد، كما أن جميع البلهاء التكنولوجيين يدخلون في حالة من الهستيريا عندما يسمعون أن "مفاعلًا نوويًا" على وشك إطلاقه عدة آلاف من الكيلومترات خارج الغلاف الجوي. لذلك وضعت وكالة ناسا مجمعات الطاقة الشمسية الضخمة هذه على المركبة الفضائية، وكلفت عملية الإطلاق، والله أعلم كم ملايين الدولارات، ووضعت المركبة الفضائية على نظام غذائي صارم قدره 400 واط، وقللت من المعدات التكنولوجية التي حملوها عليها بسبب هذا وبسبب الوزن الإضافي. من جامعي وانطلقوا.
https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%92%D7%A0%D7%A8%D7%98%D7%95%D7%A8_%D7%A8%D7%93%D7%99%D7%95%D7%90%D7%99%D7%96%D7%95%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%99_%D7%AA%D7%A8%D7%9E%D7%95%D7%90%D7%9C%D7%A7%D7%98%D7%A8%D7%99
أعلم أن الكتلة الحرجة مطلوبة ولكن هناك مفهوم مفاعل صغير.
لماذا لا يوجد مفاعل نووي صغير؟
إذا كان القلق هو حدوث فشل في الغلاف الجوي، فمن الممكن أن يبدأ تشغيل المفاعل منذ البداية.
أدرك أن التحكم في المفاعل النووي أمر معقد للغاية وأن احتمالات الفشل كبيرة. ولكن بعد ذلك الفشل في الفضاء. ولا يوجد خطر على الأرض فيه.
لدى جونو ثلاث ألواح شمسية قياس كل منها 2.7 متر في 8.9 متر، ولا داعي للتورط (كما يحب الأمريكان) مع نصف مقطورة تحمل جرارًا (أو العكس) أو مناطق ملاعب كرة القدم وأحجام الاسكواش القاعات.
https://www.youtube.com/watch?v=IL_tU5zn6u0
بشكل عام، تعتبر المجموعة الشمسية غير عملية حقًا في مثل هذه المسافات من الشمس، وتصبح غير عملية تمامًا على مسافات أبعد قليلاً عن الشمس، مثل قرب زحل أو حتى أورون ورحاب. حتى حول المريخ أو على سطحه، تواجه مجمعات الطاقة الشمسية عددًا لا بأس به من المشكلات، والحل موجود في مجال مختلف تمامًا، والذي يمكن تطبيقه أيضًا على المريخ، ولكن بشكل أساسي هنا على الأرض:
https://www.youtube.com/watch?v=0BybPPIMuQQ
طويلة بعض الشيء، ولكنها تستحق الاستثمار.
لم أفهم بعض الأمور في المقال. في محيط Zedek تنتج الألواح 400 واط. المعدات تستهلك الكثير من الطاقة. هل يعني ذلك أنها تستهلك أكثر من 400 واط وهل لدى وكالة ناسا حيلة للتغلب على النقص؟ أم أنها متوازنة من حيث الاستهلاك مقابل إمدادات الكهرباء؟ كما أنني لم أفهم صيغة بولتزمان (التي لا أعرفها). ومن الواضح أن من يبعد عن مصدر الضوء 5 مرات سوف يراه أضعف 5 مرات في المربع. أي حوالي 4% (5 وحدات فلكية). هل هناك معلمة أخرى تتعلق بدرجة حرارة الألواح؟ هل هذا ما تتناوله صيغة بالتزمان؟
ما هي "شاحنة السحب الكبيرة التي تحمل جرار"؟ هل تقصد TRACTOR TRAILER؟ - بالعبرية تسمى "شبه مقطورة" وربما الأكاديمية لها اسم؟
إن موضوع إشعاع الجسم الأسود بأكمله لا علاقة له بمجمعات الطاقة الشمسية. حتى بدون أي صيغة، من الممكن أن نشرح أنه بعيدًا عن الشمس يكون الجو أكثر برودة من هنا. وليس من الواضح بالنسبة لي ما إذا كان انخفاض درجة الحرارة له تأثير على المجمعات الشمسية، باستثناء المشاكل الميكانيكية.