Автономные поселения в открытом космосе

[mbrane]

а может ты еще знаешь почему дегь с ночью меняюцо

Знаю но ..

лдучше быть северным оленем как я

вам не расскажу). Оно Вам надо то? на фермер,ру спросите лучше).

Упал пацтул

Бывает...и да значит не излучицо....излучицо,излучицо .. не переживайте.

иди спать школота... затра с утра закон божий - пропускать низя

[snickers]

затра с утра закон божий - пропускать низя

Не пропускайте, будильник в помощь.
 Но Вы правы хватит троллингом тему засирать, Вам то оленям что... а я человек ответственный. На чем и распрощаюсь с Вами.

[VimanaPro]

Что то на МКС панели до таких температур не нагреваются)

Не нагреваются, а почему ?

[crazy_terraformer]

либо это ахпечатка, однозначно.

Это не "ахпечатка" а непонимание товарисчем элементарных физических процессов. Гипотетически кстати этот гражданин прав сферический конь ( пардон панель) в вакууме), может и нагреется до этой цифры. Но только он не понимает, что часть энергии пойдет в тот же ток, часть отразиться а часть сброситься с обратной стороны в виде ИК излучения в космос. Что то на МКС панели до таких температур не нагреваются).

Если использовать зеркала может и можно гипотетически нагреть до 5800 K и больше, но не выше температуры поверхности Солнца. Но это гипотетически, т.к. вольфрам при этой температуре испаряющаяся жидкость, карбид гафния кипит ещё при 5673 K, Ta₄HfC₅ — температура плавления 4263 K (температуру кипения не нашёл), углерод возгоняется при 3780К, а это самые известные тугоплавкие материалы.

[snickers]

Но это гипотетически,

Я думаю, что солнечная энергетика не станет основой на поверхности Луны. Что там будет, ядерная, термоядерная или еще что то я хз. Все зависит от того когда начнут стройку. Это если вообще начнут. Но для промышленности она слишком "размазана" и цикличность день/ночь.
 Для научной базы, поселения или там фермы какой ее хватит, а вот если что то посерьезнее типа металлургии то нет.. Как впрочем и для Тора в космосе. Для бытового потребления хватает а на большее маловато... в поля СЭС в сотни км как то мало верится.  Ну как минимум на первом этапе. Да и на орбите Земли. Вот где то около Меркурия может быть... но не Земля. Дорого и КПД мал.

[crazy_terraformer]

Но это гипотетически,

Я думаю, что солнечная энергетика не станет основой на поверхности Луны. Что там будет, ядерная, термоядерная или еще что то я хз. Все зависит от того когда начнут стройку. Это если вообще начнут. Но для промышленности она слишком "размазана" и цикличность день/ночь.
 Для научной базы, поселения или там фермы какой ее хватит, а вот если что то посерьезнее типа металлургии то нет.. Как впрочем и для Тора в космосе. Для бытового потребления хватает а на большее маловато... в поля СЭС в сотни км как то мало верится.  Ну как минимум на первом этапе. Да и на орбите Земли. Вот где то около Меркурия может быть... но не Земля. Дорого и КПД мал.

Что зря пустому пространству пропадать  . Сотни км батарей слишком сложно,  лучше сотни км зеркал и башни. Для цикла дня-ночь тепловой аккумулятор (вакуум облегчает термостатирование объёма) и беспроводная передача (лазером или мазером)

[crazy_terraformer]

Что то на МКС панели до таких температур не нагреваются)

Не нагреваются, а почему ?

Для начала панели несколько раз в сутки попадают в земную тень.
Считаем температуру панели светлого будущего на орбите Земли, постоянно освещаемую прямыми лучами солнца.
Панель освещена Солнцем с одной стороны, поэтому величина падающего потока излучения будет равна J₀=S^.n
S-площадь стороны панели обращённой к Солнцу; n=1367 Вт/м² солнечная постоянная на орбите Земли;
Панель - отражает часть излучения, с учётом этого поток энергии, поглощённой панелью будет равен J₁=S^.n^.(1-a)
 a — альбедо стороны панели обращённая к Солнцу.

Vantablack (произносится как Вантаблэк) — субстанция из углеродных нанотрубок. Является самым чёрным из известных веществ. Поглощает 99,965 % падающего на него излучения: видимого света, микроволн и радиоволн (для сравнения: самый чёрный уголь поглощает 96 % света). Состоит из насаждения вертикальных трубочек, которые «растут» на алюминиевой фольге; фотоны, попадая на Vantablack, теряются между этими нанотрубками и практически не отражаются обратно, превращаясь в тепло.

Берём альбедо Vantablack как предел для перспективных солнечных батарей a=0,00035
J₁=S^.n^.(1-0,00035)=S^.n^.0,99965

В соответствии с законом Стефана — Больцмана светимость L абсолютно чёрного тела, приравнивая боковую поверхность панели к нолю:
L=2S^.k^.T⁴,
k — это постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67·10^-8 Вт/(м^2.К⁴).
 В равновесии поток поглощённой энергии равен потоку излучающейся (выражающийся из закона Стефана-Больцмана), получаем равенство: J₁=L
S^.n^.0,99965=2^.S^.k^.T⁴
n^.0,99965=2^.k^.T⁴
T=(0,99965^.0,5n/k)^1/4=(0,499825n/k)^1/4=(0,499825^.1367/5,67·10^-8)^1/4=~331,322 K
 Если кто в теме, подскажите, где ошибся.

[Проходящий Кот]

На орбите у Земли примерно так и есть. Смотрите расчеты по Сфере Дайсона.

[snickers]

~331,322 K

331 К-273,15С = 59С. Даже маловато). Экспериментально, в летний солнечный день я измерял своим панелям температуру, там за 55+С было, точно не скажу, так как термометр спиртовой только до 55+ был). Но 100С точно не было, если капнуть воду то она не шипела. Часть тепла конечно в атмосфере отнимала конвекция воздуха.. но тем не менее.

[crazy_terraformer]

~331,322 K

331 К-273,15С = 59С. Даже маловато). Экспериментально, в летний солнечный день я измерял своим панелям температуру, там за 55+С было, точно не скажу, так как термометр спиртовой только до 55+ был). Но 100С точно не было, если капнуть воду то она не шипела. Часть тепла конечно в атмосфере отнимала конвекция воздуха.. но тем не менее.

У поверхности Земли имеет место куча переизлучающих тепло поверхностей (или одна по крайней мере) +парниковый эффект.

[snickers]

У поверхности Земли имеет место куча переизлучающих тепло поверхностей

У поверхности Луны в принципе тоже одна как минимум), в  космосе же нет. В любом случае небольшой радиатор на обратной стороне панели в космосе не помешает, а все фантазии про "рассплавицо.." можно отнести в категорию - бред).
Так же на фото видны панели на МКС, как видим ни сверху, ни на повернутой боком панели нет никаких мегарадиаторов охлаждения.

(кликните для показа/скрытия)

Так что проблем в этом плане ожидаться не должно. Вокруг Тора на орбите Луны можно напихать сколь угодно много полей СЭС. Другой вопрос - а сколько это будет стоить? Возможно ядерный реактор будет дешевле?? Но тут стоит учитывать, что рабочего ядерного реактора для космоса как бы нет пока. Есть только прототипы. А они не показатель цены. Так что определить сейчас что выгоднее не представляется возможным.

[crazy_terraformer]

Вокруг Тора на орбите Луны можно напихать сколь угодно много полей СЭС. Другой вопрос - а сколько это будет стоить? Возможно ядерный реактор будет дешевле?

Панели - это куча микро- и наноэлектроники, проводов и всё это под обстрелом микрометеоритов, от заряженных частиц вероятно создадут электромагнитную защиту. Лучше уж бак с теплоносителем или термоэлементы на ферме и зеркала + радиаторы, или ядерный реактор + радиаторы.

[snickers]

Панели - это куча микро- и наноэлектроники,

Какая там электроника Вы о чем))), это кусок кремния ( по сути песок) с куском металлического провода. Электроника это уже инверторы, трансформаторы... но это все невелико по объему и можно защитить.

Лучше уж бак с теплоносителем

Возможно, но вот лунной ночью как тогда??

термоэлементы

Там КПД пара % всего, я давно, до солнечных панелей ставил такой на печку, сверху куллер от компа для охлаждения) чепуха все эти элемента Пелтье. Да и ток с них "неправильный", они много ампер дают и мало ватт. Там же нужен перепад температур на сторонах. В принципе это критично для земной техники а в космосе...

[crazy_terraformer]

Панели - это куча микро- и наноэлектроники,

Какая там электроника Вы о чем))), это кусок кремния ( по сути песок) с куском металлического провода.

Солнечные батареи состоят из полупроводниковых фотоэлементов, др. название полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП). Фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. 

(кликните для показа/скрытия)

Преобразование энергии в ФЭП основано на фотоэлектрическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения.
 Неоднородность структуры ФЭП может быть получена легированием одного и того же полупроводника различными примесями (создание p-n переходов) или путём соединения различных полупроводников с неодинаковой шириной запрещённой зоны — энергии отрыва электрона из атома (создание гетеропереходов), или же за счёт изменения химического состава полупроводника, приводящего к появлению градиента ширины запрещённой зоны (создание варизонных структур). Возможны также различные комбинации перечисленных способов.
Эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик неоднородной полупроводниковой структуры, а также оптических свойств ФЭП , среди которых наиболее важную роль играет фотопроводимость. Она обусловлена явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом.

Основные необратимые потери энергии в ФЭП связаны с:

    отражением солнечного излучения от поверхности преобразователя,
    прохождением части излучения через ФЭП без поглощения в нём,
    рассеянием на тепловых колебаниях решётки избыточной энергии фотонов,
    рекомбинацией образовавшихся фото-пар ,на поверхностях и в объёме ФЭП,
    внутренним сопротивлением преобразователя,
    и некоторыми другими физическими процессами.

Для уменьшения всех видов потерь энергии в ФЭП разрабатываются и успешно применяется различные мероприятия. К их числу относятся:

    использование полупроводников с оптимальной для солнечного излучения шириной запрещённой зоны;
    направленное улучшение свойств полупроводниковой структуры путём её оптимального легирования и создания встроенных электрических полей;
    переход от гомогенных к гетерогенным и варизонным полупроводниковым структурам;
    оптимизация конструктивных параметров ФЭП (глубины залегания p-n перехода, толщины базового слоя, частоты контактной сетки и др.);
    применение многофункциональных оптических покрытий, обеспечивающих просветление, терморегулирование и защиту ФЭП от космической радиации;
    разработка ФЭП, прозрачных в длинноволновой области солнечного спектра за краем основной полосы поглощения;
    создание каскадных ФЭП из специально подобранных по ширине запрещённой зоны полупроводников, позволяющих преобразовывать в каждом каскаде излучение, прошедшее через предыдущий каскад, и пр.;

Также существенного повышения КПД ФЭП удалось добиться за счёт создания преобразователей с двухсторонней чувствительностью (до +80 % к уже имеющемуся КПД одной стороны), применения люминесцентно-переизлучающих структур, линз Френеля, предварительного разложения солнечного спектра на две или более спектральные области с помощью многослойных плёночных светоделителей (дихроичных зеркал) с последующим преобразованием каждого участка спектра отдельным ФЭП и т. д.
Эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик неоднородной полупроводниковой структуры, а также оптических свойств ФЭП , среди которых наиболее важную роль играет фотопроводимость. Она обусловлена явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом.

Наиболее вероятными материалами для фотоэлементов СЭС считаются кремний, Cu(In,Ga)Se2 и арсенид галлия (GaAs), причём в последнем случае речь идёт о гетерофотопреобразователях (ГФП) со структурой AlGaAs-GaAs.
Это не просто кусок кремния - это структурированный на атомном уровне кусок кремния.

[snickers]

Это не просто кусок кремния

Это кристалл кремния и провода. Специально ради Вас ходил во двор и с увеличительным стеклом еще раз рассматривал панель.  Кристаллический кусок кремния ( вернее пластина) и лента токосъемника. ВСЕ. Есть диод Шоттки, еще, но по сути это тоже кусок кремния да и его я сам припаял, что бы ночью ток не терялся с АКБ на панель.
 Если думаете, что там что то есть с обратной стороны то вот вся "микроэлектроника"

(кликните для показа/скрытия)

[mbrane]

Что то на МКС панели до таких температур не нагреваются)

Не нагреваются, а почему ?

Для начала панели несколько раз в сутки попадают в земную тень.
Считаем температуру панели светлого будущего на орбите Земли, постоянно освещаемую прямыми лучами солнца.
Панель освещена Солнцем с одной стороны, поэтому величина падающего потока излучения будет равна J₀=S^.n
S-площадь стороны панели обращённой к Солнцу; n=1367 Вт/м² солнечная постоянная на орбите Земли;
Панель - отражает часть излучения, с учётом этого поток энергии, поглощённой панелью будет равен J₁=S^.n^.(1-a)
 a — альбедо стороны панели обращённая к Солнцу.

Vantablack (произносится как Вантаблэк) — субстанция из углеродных нанотрубок. Является самым чёрным из известных веществ. Поглощает 99,965 % падающего на него излучения: видимого света, микроволн и радиоволн (для сравнения: самый чёрный уголь поглощает 96 % света). Состоит из насаждения вертикальных трубочек, которые «растут» на алюминиевой фольге; фотоны, попадая на Vantablack, теряются между этими нанотрубками и практически не отражаются обратно, превращаясь в тепло.

Берём альбедо Vantablack как предел для перспективных солнечных батарей a=0,00035
J₁=S^.n^.(1-0,00035)=S^.n^.0,99965

В соответствии с законом Стефана — Больцмана светимость L абсолютно чёрного тела, приравнивая боковую поверхность панели к нолю:
L=2S^.k^.T⁴,
k — это постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67·10^-8 Вт/(м^2.К⁴).
 В равновесии поток поглощённой энергии равен потоку излучающейся (выражающийся из закона Стефана-Больцмана), получаем равенство: J₁=L
S^.n^.0,99965=2^.S^.k^.T⁴
n^.0,99965=2^.k^.T⁴
T=(0,99965^.0,5n/k)^1/4=(0,499825n/k)^1/4=(0,499825^.1367/5,67·10^-8)^1/4=~331,322 K
 Если кто в теме, подскажите, где ошибся.

губу теперь закатываем и берем  не нанотубки *производящиеся в килограммах с затратами  несколько десятков киловаттчас  на килограмм, и соотвественной стоимостью) , ав обыкновенный люмений (кстати проблема нумер два будет с трубками как их крепить о обеспесить учтойчивый тепловой контакт после серии циклов периодических термических напряжений ), у люмения коэффициент черноты в диапозлне до 600K не превосходит 0,07...Что сразу увеличивает ваши темпратурные расчеты расчеты вдвое...

[crazy_terraformer]

губу теперь закатываем и берем  не нанотубки *производящиеся в килограммах с затратами  несколько десятков киловаттчас  на килограмм, и соотвественной стоимостью) , ав обыкновенный люмений (кстати проблема нумер два будет с трубками как их крепить о обеспесить учтойчивый тепловой контакт после серии циклов периодических термических напряжений ), у люмения коэффициент черноты в диапозлне до 600K не превосходит 0,07...Что сразу увеличивает ваши темпратурные расчеты расчеты вдвое...

Коэффициент черноты j=0,07 это интересно, но мне для расчёта ещё нужно альбедо.
В соответствии с законом Стефана — Больцмана светимость L нечёрного тела, приравнивая боковую поверхность панели к нолю: L=2S^.j^.k^.T⁴,
k — это постоянная Стефана-Больцмана.
Панель - отражает часть излучения, с учётом этого поток энергии, поглощённой панелью будет равен J₁=S^.n^.(1-a)
 a — альбедо стороны панели обращённая к Солнцу.
n - солнечная постоянная на орбите Земли;
Равновесное состояние: J₁=L
2S^.j^.k^.T⁴=S^.n^.(1-a)
2j^.k^.T⁴=n^.(1-a)
T=(0,5n^.(1-a)/(j^.k))^1/4
T=(0,5^.1367(1-a)/(0,07^.5,67·10^-8)^1/4
T=~644,190558^.(1-a)^1/4
Если альбедо ноль, то T=~644,191 K или T=~371,041⁰C
Ещё поток от Земли надо как-то считать, ночь-день. Но панели могут с помощью чипов, датчиков и электродвигателей на дневной стороне следить за Солнцем; а на ночной быть боковой поверхностью к Земле. Как считать отток энергии в виде электричества?

[mbrane]

о мне для расчёта ещё нужно альбедо.

альбедо 0 считайте - ибо панели так учтроены, что бы все поглащать по максимуму

ЗЫ

Еще пару неприятных нюансов именно для околоземных панелей - от земли ведь свет тоже отражается и переизлучается и падает на панель... втрой нюанс как раз связан с непрерывным вращением - это значит периодические возникающие напряжения в контактах, да и вообще в месах стыка разных материалов, что потом приводит к деформациям и неплотностям по поверхности теплопереноса

[snickers]

Как считать отток энергии в виде электричества?

А зачем Вы так считаете? Я не про сами расчеты, а про то что Вы хотите посчитать. Нам надо знать энергетический баланс упало/отразилось/поглотилось. На панель падает 1300 ватт/метр/час. КПД панели 12% -15% ( в космосе скорее всего панели круче и КПД где то 30%). То есть максимум 400 ватт из 1300 идет в электричество. Вот этот "олений бред"->

от земли ведь свет тоже отражается и переизлучается и падает на панель.

можно не учитывать с принципе. Гражданин просто не соображает что несет. Я как то давно интересовался - а что выдает солнечная панель при полной Луне в безоблачную ночь. Не поленился  100вт панель измерять мультиметром. И к моему удивлению там было почти как и днем 12+ вольт. Но вот ампер там было в районе нуля. А днем обычно около 6А выдает. То есть по закону Ома там Ватт практически НОЛЬ на выходе. Мощности нет . Скажу больше, даже в звездную, безлунную ночь мультиметр показывал вольтаж на панели. Ампераж же за пределами измерения прибора был. Иногда цифры дергались от нуля отличные но то скорее ошибка. Так что варианта "звездной батареи" получающей энергию от звезд галактики не получиться). Ну может если площадь со стадион один два ватта и выдаст))). От Земли конечно отраженный световой поток более сильный но тем не менее... может какие то доли процента он и даст, что не существенно. Вот Вам в принципе и отток энергии. То что на электричество идет. Остальное это идет на тепловое излучение+отраженный поток+нагрев.

[mbrane]

Не поленился  100вт панель измерять мультиметром. И к моему удивлению там было почти как и днем 12+ вольт.

на голове себе темпаратуру померь - ты перегрелся...школота тут баланс энергетический считается полный - на околоземной орбите с обратной стороны антены находится издлучатель  (Земля) - котроый - излучает 1 Квт с метра квадратного метра...Да еще школота твои измерения температуры панели тоже на даче ни о чем, ибо в условиях космоса отсутствуеьт конвекция...