이 논문은 국제 우주 정거장 (ISS)과 중국 우주 정거장 (CSS)에 탑승 한 태양 광 발전 시스템을 포괄적으로 비교합니다. 태양 광 배열 사양, 전력 시스템 출력, 구조 구성, 셀 기술, 에너지 저장 및 전원 공급 기능을 포함한 주요 매개 변수는 두 우주 스테이션 간의 기술 특성과 운영 차이를 강조하기 위해 분석됩니다.

1. 광장 어레이 전력, 전압 및 전류

1.1 국제 우주 정거장 (ISS)

ISS에는 4 개의 대형 태양열 어레이 윙이 있으며, 각 날개는 원래 30kW 이상을 생성 할 수 있으며, 총 공칭 전력 출력은 124kW (일반적으로 표준 조건에서 약 80kW에서 작동).¹. 이 배열은 약 160V의 DC 전압에서 작동하며, 스테이션 - 와이드 분포의 경우 DC - DC 컨버터 유닛 (DDCU)을 통해 124V로 내려갑니다.¹. 전류 수준은 전력 수요에 따라 다르지만 배열 당 피크 전류는 187A (30 kW / 160 V에서 계산)를 초과 할 수 있습니다.

이미지 출처 : Sohu 뉴스. "국제 우주 정거장에는 발전소 또는 기타 전력 -가 장비를 생성합니까?"

https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2021 년 NASA는 New Roll - Out Solar Array (ROSA)로 업그레이드를 시작하여 총 전력 용량을 215 kW로 증가 시켰습니다.². 이 업그레이드 된 배열은 기존 124V 분배 시스템과의 호환성을 유지하면서 낮은 태양 각도 동안 효율성을 향상시킵니다.².

이미지 출처 : 중국 유인 우주 공학 사무소. "NASA는 국제 우주 정거장 태양 광 배열을 업그레이드합니다."

https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

ISS의 원래 태양 전지판은 여러 제조업체에서 공급되었을 것입니다. 예를 들어 Tecstar는 과거에 ISS의 ICM (ISS) 중간 제어 모듈 (ICM) 프로그램에 태양 전지판을 제공했습니다.³. 업그레이드 된 Rosa 어레이의 구성 요소는 Spectrolab에서 공급됩니다.⁴.

1.2 우주 정거장 (CSS)

CSS는 100kW를 초과하는 설계 전력을 결합한 6 개의 태양 날개 그룹을 통합합니다.⁵. 각 태양열 날개는 스테이션의 전력 관리 시스템에 최적화 된 DC 전압에서 작동합니다 (공개되지 않은 특정 값). CSS는 최대 4 개의 날개 (각 27m × 4m)에서 총 배치 된 면적이 138m² 인 경우 고급 셀 기술을 통해 고전력 밀도를 달성합니다.⁵. 현재 등급은 전력 출력에 비례하며, 메인 버스 전압 (100 kW / 125 V 가정)에서 추정치가 800A를 초과합니다.

이미지 출처 : Netease News. "구식 디자인? 300 톤 간격을 가진 중국의 우주 정거장 '경량'?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

CSS의 태양 광 구성 요소 제조업체와 관련하여 특정 세부 사항은 광범위하게 공개되지는 않지만 중국에는 여러 주요 국내 태양 전지판 제조업체가 있습니다. 예를 들어, 2011 년에 설립 된 중국 Tier-1 태양 광 패널 제조업체 인 Solarspace와 같은 회사는 잠재적으로 참여할 수 있습니다. 2023 년 말까지 캄보디아, 라오스 및 중국의 기지와 함께 60 기가와 와트의 세포와 7.2 기가와 와트의 모듈에 도달하는 제조 용량이있었습니다.⁶. 또 다른 가능한 후보자는 Xpower Solar Energy Co., Ltd입니다. - 성능 PV 모듈은 1GW 모듈 1 GW 모듈과 중국의 2 개의 제조 플랜트를 갖춘 높은 - 성능 PV 모듈을 전문으로하는 청정 에너지 제공 업체입니다.⁷.

2. 구조 구성 : 상태를 구조화 및 배치 한 상태

2.1iss

스토우드 구성 : 원래 태양열 어레이는 출시를 위해 소형 섹션으로 접고 새로운 Rosa 어레이는 원통형 캐니스터에 저장됩니다 (≈1m 직경 × 6m 길이)².

배포 된 구성 : 각 배열 날개는 총 면적이 2,500m² (27,000 평방 피트) 인 73 미터 (240 피트)에 걸쳐 있습니다.⁸. 8 개의 배열은 미국 궤도 세그먼트에 배포되며 회전 기석에 장착되어 태양을 추적합니다.¹.
 

분포 : 소규모 보조 어레이가 특징 인 러시아 모듈 (Zvezda, Zarya)과 함께 스테이션 트러스 구조에서 4 쌍의 배열이 확장됩니다 (Zarya의 배열이 현재 철회 됨)¹.

이미지 출처 : NASA. "국제 우주 정거장의 태양열 어레이."

https://www.nasa.gov/image -} article/solar ({3}} arrays - international - space - station-2/

2.2CS

스토우드 구성 : 태양열 날개는 다중 - 단계, 아코디언 -가 소형 저장을 위해 경량 복합 재료를 사용하여 런칭 페어링에 맞는 구조로 접 힙니다.

배포 된 구성 : 각 윙은 27m × 4m로 배포되며, 다중 - 치수 조음 시스템이 최적의 태양 추적을 위해 ± 180도 회전을 허용합니다.⁵. 6 개의 날개는 배포됩니다 : Tianhe, Mengtian 및 Gentian은 각각 쌍이 있습니다.⁵.

분포 : 대칭 배치는 모듈 사이의 음영을 최소화하며 날개는 스테이션의 종 방향 축에 수직으로 확장됩니다.

3. 광장 세포 기술

3.1iss

Original Array (1998)는 Silicon - 기반 태양 전지를 ≈14% 전환 효율로 사용합니다.⁵.

업그레이드 된 ROSA 어레이².

3.2CS

Employs triple-junction gallium arsenide (GaAs) cells with >30% 전환 효율^5,9.

이들 세포는 인디움 갈륨 포스 파이드 (INGAP), 갈륨 비 세나이드 (GAA) 및 게르마늄 (GE) 층을 이용하여 다중 광 스펙트럼을 포착하여 낮은 - 지구 궤도 조건에 중요하다.

이미지 출처 : Netease News. "구식 디자인? 300 톤 간격을 가진 중국의 우주 정거장 '경량'?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4. Battery Storage Systems

4.1iss

원래 배터리는 48 개의 독립적 인 배터리 모듈 (ORU)으로 구성된 니켈 - 금속 하이드 라이드 배터리 (NI - H₂)이며 전체 에너지 저장 시스템에 총 96kWh의 총 에너지가 있습니다. 2017 년에는 각 니켈 - 금속 하이드 라이드 배터리 ORU가 리튬 - 이온 배터리 ORU로 교체하여 리튬 - Ion 배터리로 업그레이드되어 용량과 에너지를 두 배로 늘 렸습니다. 전체 ISS 에너지 저장 시스템의 가용 에너지가 약 192kWh로 증가했습니다.¹⁰.

이 배터리는 일광 기간 동안 생성 된 전력의 ≈60%를 지구 그림자 중 작업을 지원합니다 (궤도 당 ≈35 분)⁸.

ISS의 니켈 - 수소 배터리는 여러 공급 업체로부터 공급되었습니다. ISS가보다 고급 리튬 - 이온 배터리로 이동함에 따라 GS Yuasa Corporation의 그룹 회사 인 GS Yuasa Technology Ltd. (GYT)는 2012 년부터 ISS의 리튬 - ION 셀을 제조하고 있습니다.¹¹.

4.2CS

중국 우주 정거장 (Tianhe 모듈, Gentian 모듈 및 Mengtian 모듈)의 각 모듈에는 자체 태양 광 날개와 독립적 인 에너지 저장 시스템이 있습니다. 시스템은 리튬 - 이온 배터리를 사용합니다. Tianhe Core 모듈에는 6 개의 리튬 - 이온 배터리 세트, 4 개의 세트가있는 Gentian 실험실 모듈 및 4 개의 세트가있는 Mengtian 실험실 모듈이 장착되어 있습니다. 관계자는 특정 배터리 용량을 공개하지 않았습니다. 그러나 공개 보고서 및 전문가 추측에 따르면 각 배터리 그룹의 용량은 100-200 AH 수준에있을 것으로 예상되며 전체 우주 정거장 시스템의 총 에너지는 100kWh 이상으로 추정됩니다.¹².

CSS의 경우 리튬 - 이온 배터리의 가능한 제조업체에는 CATL (현대 Amperex Technology Co., Limited), 리튬 - 이온 배터리 생산의 글로벌 리더 및 다양한 유형의 배터리를 제조 한 경험이있는 우주 비행 전력을 포함합니다.^5,13.

5. 전력 공급 기능

5.1iss

최대 124kW (215kW로 업그레이드 가능), 전력 지원, 커뮤니케이션 시스템 및 50 가지가 넘는 과학 실험을 지원합니다.².

5.2CS

매일 약 1,000kWh를 생성하며 수십 개의 실험 캐비닛 및 승무원 요구에 충분합니다.⁵.

100+ KW 용량은 추가 모듈 및 높은 - 전력 과학 기기를 포함한 향후 확장을 허용합니다.

ISS 및 CSS 태양 광 시스템은 각각의 설계 시대와 운영 요구 사항을 반영합니다. 더 큰 배열 영역과 증분 업그레이드가있는 ISS는 레거시 호환성을 우선시하는 반면 CSS는 고급 GAAS 셀과 모듈 식 설계를 활용하여 더 높은 효율성을 높입니다. 두 시스템 모두 낮은 - 지구 궤도에서 인간의 존재를 유지하기위한 강력한 솔루션을 보여줍니다.

출처 :

1. SOHU 뉴스. "국제 우주 정거장에는 발전소 또는 기타 전력 - 장비가 생성됩니까?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2. China Manned Space Engineering Office. "NASA는 국제 우주 정거장 태양 광 배열을 업그레이드합니다." https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3. Spacedaily. "Tecstar는 태양 전지판을 제외하고." https://www.spacedaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. "국제 우주 정거장에 6 개의 태양 광 배열을 제공하기위한 보잉." https://boeing.mediaroom.com/news - releases - statements?item =130801

5. Wang Yanan (항공 우주 지식). "중국 우주 정거장 '파워 뱅크': 평방 미터당 백만 위안, 매일 1000kWh를 생성합니다." http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upstream_biz=doubao

6. A1Solarstore. "Solarspace Solar Panels Review 2025 : in - 깊이 모양." https://a1solarstore.com/blog/solarspace - solar ({13}} review {{11} - depth - look -}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}

7. xpower Solar. "Xpower에 대한 선도적 인 태양 광 PV 모듈 제조업체." https://www.xpowersolar.com/about/

8.nasa. "국제 우주 정거장의 태양열 어레이." https://www.nasa.gov/image -} article/solar ({6}} arrays - international - space - station-2/

9. NETEINE NEWS. "구식 디자인? 300 톤 간격을 가진 중국의 우주 정거장 '경량'?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10. 유인 슈완 벡; Penni Dalton. "1 차 전력 시스템을위한 국제 우주 정거장 리튬 - 이온 배터리."

11.GS 유아 사. "GS Yuasa의 리튬 - 이온 세포는 국제 우주 정거장으로 네 번째로 전달됩니다." https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=gs200509534828_785

12. China의 유인 우주 프로그램. "중국 우주 정거장의 에너지 시스템."

13. 세극 피드. "Spaceflight Power 65 AH, 100 AH, 150 AH, 250 AH 납 산 (AGM) 배터리 용량, 가격, 리뷰." https://www.solarfeeds.com/battery/long ({9}} life {{10} }battery {{11} }series/