Австралийская компания SunDrive запускает разработку медных солнечных элементов для космического применения

Репортаж от Wedoany，10 ноября австралийская компания в области солнечных технологий SunDrive Solar и производитель космического аппаратного и программного обеспечения Space Machines Company объявили о запуске совместного проекта по разработке космических солнечных батарей, в рамках которого планируется применить медные металлизированные гетеропереходные солнечные элементы SunDrive на космическом аппарате Optimus Viper компании Space Machines Company. Первый этап проекта продлится до апреля 2027 года, в ходе него будут изготовлены солнечная панель, устанавливаемая на корпусе космического аппарата, и полноразмерный лётный прототип, а также проведены испытания в условиях термовакуума и вибрации для получения инженерных данных, подтверждающих возможность последующего практического применения на космических аппаратах.

Ключевая задача сотрудничества — преобразование наземной технологии производства фотоэлектрических элементов в энергетические модули, адаптированные к космической среде. SunDrive использует собственную технологию прямого медного гальванического осаждения, заменяя медь на серебро, традиционно применяемое в процессах металлизации солнечных элементов, что снижает зависимость от драгоценных металлов. Медные гетеропереходные элементы имеют сверхтонкую кремниевую структуру, обеспечивающую баланс между эффективностью фотоэлектрического преобразования и контролем массы. Для космических аппаратов масса солнечных батарей влияет на конфигурацию полезной нагрузки, поэтому снижение массы элементов позволяет сохранить больше массового резерва для коммуникационного оборудования, научных приборов и других задач полезной нагрузки.

Optimus Viper — автономный космический аппарат, планируемый к разработке компанией Space Machines Company, расчётной массой около 200 кг, предназначенный для задач на низкой околоземной орбите. В данной разработке применяется схема с солнечной панелью, устанавливаемой на корпусе космического аппарата, то есть солнечные модули интегрируются непосредственно во внешнюю конструкцию аппарата, а не используются крупные отдельные раскрывающиеся солнечные крылья. Такая конструкция требует комплексного учёта размеров солнечных модулей, структурных соединений, отвода тепла и общего распределения массы космического аппарата.

Стороны распределили работы по разработке. SunDrive отвечает за отбор солнечных элементов, проектирование модулей, ламинирование и изготовление, а также испытания электрических характеристик; Space Machines Company отвечает за проектирование подложки панели, структурный и тепловой анализ, сборку и испытания модулей, а также установку образца на структурный макет Optimus Viper. Стороны также совместно разработают технологию склеивания между солнечными модулями и подложкой для решения проблем структурных соединений в условиях вибрации при запуске и изменения температуры на орбите.

После изготовления прототипа панель пройдёт термовакуумные и вибрационные испытания. Термовакуумные испытания предназначены для имитации вакуумной среды космоса и экстремальных температурных циклов, проверки стабильности солнечных модулей, электрических соединений и клеевых структур при изменении температуры; вибрационные испытания имитируют механические нагрузки на этапе запуска ракеты и проверяют способность конструкции модулей и соединительных узлов выдерживать вибрацию в процессе запуска. Результаты соответствующих испытаний будут использованы для последующей корректировки конструкции и валидации продукции космического класса.

Данное сотрудничество также является проектом расширения технологии медных элементов SunDrive из наземного фотоэлектрического производства в область космической энергетики. В настоящее время Австралия в значительной степени зависит от импортной продукции в части поставок солнечных батарей космического класса, и стороны надеются объединить возможности местного производства элементов, проектирования конструкций космических аппаратов и экологических испытаний для создания австралийской локальной цепочки поставок космических солнечных модулей.

После завершения первого этапа стороны примут решение о дальнейших направлениях разработки на основе результатов испытаний прототипа. Цели следующего этапа включают разработку раскрывающихся солнечных батарей, а также изучение возможности поставки соответствующей продукции для последующих космических аппаратов Space Machines Company и других производителей спутников.