Ученые Института электродвижения МФТИ разработали аккумуляторную батарею для пилотируемого транспортного корабля «Орел». Она относится к классу сверхлегких и весит всего 30 кг. Аналогичные по мощности и конструкции накопители энергии имеют массу около 43 кг, уточнили в пресс-службе института.
ПТК «Орел» предназначен для доставки людей и грузов на космические станции к околоземной орбите. Кроме того, это один из ключевых элементов существующей российской лунной программы. Он должен прийти на смену пилотируемым кораблям серии «Союз». По данным РКК «Энергия», космический корабль сможет до года находиться в составе орбитальной станции на низкой околоземной орбите (НОО), а также до 180 суток — в составе окололунной станции. В автономном полете модификация для НОО способна пробыть до 30 суток, а лунная — до 10.
В Институте электродвижения МФТИ создали опытный образец аккумуляторной батареи ПТК «Орел». Для определения облика накопителя энергии инженеры использовали технологии компьютерного моделирования с разработкой цифрового двойника изделия. Применение этой технологии позволило существенно сократить сроки и снизить стоимость проведения лабораторных отработочных испытаний.
«Внутри аккумуляторной батареи установлено 48 параллельно последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов с высокой удельной энергией, которые были специально разработаны для использования в составе этой батареи. Эти аккумуляторы устойчивы к внешним воздействующим факторам космического пространства – вакууму и перепадам температур. Кроме блока аккумуляторов, внутри батареи расположен блок электроники. Внешний корпус обеспечивает стойкость к механическим нагрузкам», — объяснил главный конструктор изделия Олег Архипенков.
По словам ученых, созданный в МФТИ накопитель энергии на 10% превосходит по соотношению емкости к массе зарубежные аналоги компании SpaceX. Команда инженеров МФТИ планирует довести это превосходство по удельной энергии до приблизительно 30% относительно аналогичных батарей для аппарата Dragon V2 компании Илона Маска.
Уменьшение массы никак не отразилось на прочности и энергоэффективности батареи, при этом внесло свой вклад в общее снижение массы космического корабля. Накопитель энергии рассчитан минимум на четыре полета в космос, с подзарядкой после каждого из них.
«Когда мы сравнили характеристики нашей батареи с техническими характеристиками аналогичной батареи от SpaceX, то по удельной энергии мы пока превосходим их на 10%, но в рамках поэтапной работы над проектом по этому показателю мы обгоним их почти на треть. Удельная энергия — это соотношение энергии, которая запасена в батарее к ее массе. Она измеряется в Ватт-часах деленных на килограмм. Разработанная нашим Институтом батарея для космического корабля запасает 4930 Ватт-часов. Следовательно, при массе в 30 кг ее удельная энергия составляет 164 Ватт-часов на килограмм», — отметил Олег Архипенков.
До конца года инженеры рассчитывают закончить цикл наземной отработки аккумуляторной батареи. После этого опытные образцы передадут заказчику для проведения комплексных испытаний в составе макета пилотируемого транспортного корабля «Орел».
Проект реализуется по договору с ракетно-космической корпорацией «Энергия».
