Сибирские инженеры нашли гениальный способ управлять энергией в космосе

Любой космический спутник зависит от энергии. Обычно её дают солнечные батареи, а когда их мощности не хватает — в дело вступают аккумуляторы. Ключевым элементом, который управляет зарядом и разрядом этих батарей, является зарядно-разрядное устройство. Российские исследователи предложили использовать для этой цели реверсивный импульсный преобразователь — устройство, способное как повышать, так и понижать напряжение с высочайшим КПД, в некоторых режимах превышающим 99%. Это означает, что почти вся энергия идёт в дело, а не теряется впустую в виде тепла.

Однако при испытаниях физического макета выяснилось, что в реальности устройство справляется с перепадами нагрузки медленнее, чем его компьютерная модель. Причина — нехватка времени у управляющего микроконтроллера. За доли миллисекунд ему нужно было провести слишком сложные математические расчеты для определения точных моментов переключения транзисторов, и формулы пришлось упростить, что сказалось на скорости реакции.

Гениальное решение проблемы оказалось элегантным: отказаться от расчетов в реальном времени. Вместо этого ученые заранее просчитали и записали в память контроллера огромные таблицы. В этих таблицах для всех возможных режимов работы — разного уровня заряда батарей, передаваемой мощности и т.д. — указаны готовые, идеально точные моменты времени для включения и выключения транзисторов. Этот набор таблиц и есть «цифровой двойник» устройства — его виртуальная и точная копия, встроенная прямо в систему управления.

Такой подход не только решает проблему быстродействия, но и открывает новые горизонты: повышается общая надёжность системы, улучшается качество электроэнергии, подаваемой на оборудование спутника, и снижаются электромагнитные помехи. Внедрение этой технологии — большой шаг к созданию умных, эффективных и долговечных космических аппаратов будущего, чьи энергетические системы будут работать с цифровой точностью и непревзойденной эффективностью

Исследование опубликовано в журнале «Сибирский аэрокосмический журнал».

Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.

Источник