Но какой может быть мощность бортовой солнечной электростанции и какими методами может быть получена на ракете электрическая энергия из солнечной?
Количество солнечной энергии, падающей на каждый квадратный метр поверхности, расположенной перпендикулярно к солнечным лучам на земной орбите, равно 1160 ккал в час (солнечная постоянная), или примерно 1,8 л. с.1) (периодические изменения равны 5—6%). Следовательно, даже при полном, стопроцентном преобразовании этой энергии в электрическую для использования на ракете мощности электроустановки в 10 л. с. должна соответствовать поверхность коллектора (т. е. сборника солнечной энергии) примерно 5,5 м2. В действительности, конечно, из-за различных неизбежных потерь в указанном процессе преобразования энергии требуемая поверхность коллектора будет во много раз больше; она обратно пропорциональна величине полного коэффициента полезного действия установки. Естественно, что она возрастает и по мере удаления от Солнца — вблизи Марса ее величина должна быть вдвое больше, чем у Земли. Для современных солнечных батарей площадь облучаемой поверхности составляет примерно 12 кв. м на каждый киловатт генерируемой электрической мощности2).
Вывод очевиден: солнечные электростанции на ракете могут применяться лишь при относительно небольших мощностях, как это имеет место на современных искусственных спутниках Земли и космических ракетах. Обычно эта мощность колеблется от десятков до сотен ватт; так, например, рекордной для зарубежных спутников является мощность солнечной электростанции «Орбитальной астрономической обсерватории», равная 980 вт3), что почти вдвое больше, чем для других спутников.
|
Чтобы проиллюстрировать диапазон требующих учета факторов, можно привести пример. В случае применения турбогенераторных преобразователей энергии наличие вращающихся машинных частей (ротора) со значительным моментом инерции сильно усложняет проблему динамической стабилизации летательного аппарата, что может даже исключить возможность применения таких установок, в частности, на космических обсерваториях.
Поскольку именно вес электростанции является основным в общем весе электроракетной двигательной установки, то к. п. д. двигателя может оказаться решающим при выборе типа двигателя для применения на ракете данного назначения.
Кратковременно электротермические двигатели могут развивать еще значительно большие тяги, что может оказаться очень важным при маневрировании.