Поделиться
"Роснанотех" и научно-производственное предприятие "Квант" запустили уникальный научный проект: производство солнечных батарей для космических спутников и орбитальных станций на основе арсенида галлия.
Предприятие "Квант", которое недавно отметило 90 лет, разработало и изготовило уже свыше 2 тысяч солнечных батарей. В чем же будет принципиальное отличие новых?
Долгие годы "хлебом" для станций "Салют", "Мир", а сейчас и МКС, для всех межпланетных аппаратов были кремниевые солнечные батареи. Они надежны и хорошо служат. Но сегодня перед специалистами стоит серьезная государственная задача - существенно повысить энерговооруженность российской космической техники.
Поэтому необходимо начать производить новое поколение элементов, у которых коэффициент полезного действия в космосе вдвое больше. Для сравнения: у кремния КПД - 15 процентов, у арсенида галлия - до 32. А это значит, что и срок службы, и весовые характеристики тоже повысятся в разы. Космический аппарат может летать пять лет, а может - пятнадцать. Можно ставить на орбите солнечные батареи 100 кв. метров, а можно - 50.
Говоря о научной стороне вопроса, специалисты подчеркивают: это будет класс приборов, созданных на основе наногетероструктур, которые состоят из большого количества каскадных элементов - до 30 чередующихся слоев, каждый из которых имеет толщину всего 10-15 нанометров. То есть на атомарном уровне. Причем перспективы здесь большие не только в космосе, но и на Земле. Речь идет о том, что на базе новых элементов можно создавать наземные солнечные установки, концентрируя энергию Солнца с помощью линз, отражателей и т.д. Причем если КПД в космосе составляет 30 процентов, то в земных условиях он еще выше - 40.
На "Кванте" появится полный цикл производства новых солнечных батарей, более того - будут созданы по крайней мере еще две дополнительные линии. И, что немаловажно, это позволит не только полностью обеспечить российские заказы, но и выйти на международный уровень.
Любопытно, что первые солнечные элементы на основе арсенида галлия создавались на "Кванте" еще для лунохода. Спрашивается, почему про это забыли?
- Мы ничего не забыли, - говорят конструкторы. - Вся новизна подобных солнечных элементов нового поколения именно в том, что они требуют суперсовременного оборудования. Наукой все эти годы мы владели по-прежнему, но технология из-за объективных причин отставала. И никак не удавалось преодолеть этот барьер.
Сейчас много говорят о пилотируемом полете к Марсу. Естественно, возникает вопрос: новые батареи могут использоваться для марсианского корабля? Как утверждают ученые, могут. Но должна быть создана их особая модификация: панели должны стать легче. При сохранении начального высокого КПД. Вот тогда это, безусловно, первый кандидат на марсианский полет. Но, оказывается, есть и второй, над которым на "Кванте" тоже работают - так называемые пленочные солнечные батареи из аморфного кремния. Их особенность в том, что они "мягкие": их, грубо говоря, можно свернуть "трубочкой" и когда нужно развернуть. И по весу они намного легче. Это совершенно новый тип энергетики, который раньше предназначался только для Земли.
У какой батареи шансы больше? Весь вопрос опять-таки упирается в деньги, замечают квантовцы. А это очень наукоемкое и финансовоемкое дело, очень сложное дорогое оборудование. Недешевые исходные материалы. Кстати, на предприятии на этом участке работают практически одни кандидаты физматнаук. Вот такой уровень. Но по пленочным батареям финансирования пока нет. Как надеются ученые, это будет уже второй совместный проект с "Роснанотехом".