Acht IROSA-Paneele werden die Leistung der Internationalen Raumstation erhöhen

Welches Upgrade die NASA beschreibt

Solarenergie versorgt die Lebenserhaltungssysteme, die täglichen Aktivitäten und Hunderte von Forschungsprojekten auf der Internationalen Raumstation (ISS), laut NASA. Die Behörde weist darauf hin, dass sie in den letzten fünf Jahren die Stromerzeugungs- und -verteilungskapazität der Station mit ausrollbaren Solarpaneelen der nächsten Generation erweitert hat, die als IROSA bekannt sind.

2017 testete eine Technologiedemonstration an Bord der Station die Wirksamkeit dieser Paneele. Die NASA beschreibt ihr Design als leicht und kompakt: Sie werden zylinderförmig gestartet und nach der Installation wie eine Matte ausgerollt. Die Behörde gibt an, dass dieses Design Masse und Volumen beim Start reduziert und dass das autonome Selbstentfaltungssystem die Risiken während des Ausrollens minimiert.

Die NASA schreibt Redwire das Design, die Herstellung und die Tests der IROSA unter Vertrag mit Boeing zu. Die Paneele haben ungefähr die Hälfte der Größe der früheren Paneele der Station und können trotz ihrer geringeren Größe etwa 28 Kilowatt zusätzliche Leistung erzeugen.

Zwischen 2021 und 2023 wurden sechs IROSA an der Außenseite der Station installiert. Die NASA gibt an, dass Leistungsprognosen 2023 zur Anfrage nach einem weiteren Satz führten. Die Behörde berichtet, dass dieser im Frachtraum eines Dragon-Raumschiffs während der kommerziellen Versorgungsmission SpaceX 35 für die Station gestartet wurde. Zusammen werden die acht IROSA die Leistung für Forschung und Betrieb um mehr als 160 kW erhöhen, laut NASA.

Die Behörde stellt die ISS als Testumgebung für Technologien im Zusammenhang mit planetarer Verteidigung und künftigen Erkundungen jenseits der Erdumlaufbahn dar. Als Beispiel nennt sie die Demonstration Double Asteroid Redirection Test (DART).

Von der mechanischen Entfaltung zur Umwandlung von Licht

Das aufrollbare Design löst eine Einschränkung des Raumtransports: eine ausrollbare Fläche in einem begrenzten Startvolumen zu transportieren. Dieser mechanische Vorteil darf nicht mit dem Wirkungsgrad der Solarzellen verwechselt werden. Es handelt sich um unterschiedliche Designebenen, und jede erfordert eigene Messgrößen.

Die Erläuterung des DOE zu Photovoltaikzellen beschreibt die Umwandlung von Strahlung in Elektrizität mithilfe von Halbleitermaterialien. Das Licht, das auf eine Zelle trifft, der Anteil, den sie absorbiert, und die Elektrizität, die sie liefert, sind keine identischen Größen. Zum Rest der Energiebilanz gehören nicht genutzte Strahlung und andere Prozesse; ein Paneel wandelt nicht die gesamte einfallende Energie in nutzbaren Strom um.

Kilowatt, Energie und Betriebskapazität

Kilowatt drücken Leistung aus. Sie sind keine angesammelte Energiemenge: Um Letztere zu bestimmen, muss die Leistung über einen Zeitraum betrachtet werden. Deshalb darf die von der NASA angegebene Zahl von mehr als 160 kW nicht ohne ein Betriebsprofil und eine Definition der Bedingungen direkt in tägliche Energie umgerechnet werden.

Der Beitrag nennt außerdem etwa 28 kW zusätzliche Leistung für die Paneele. Diese Zahl mit acht zu multiplizieren, ergibt nicht automatisch die Nettoverbesserung des Gesamtsystems. Die Mitteilung beschreibt ein System, das neue und frühere Komponenten kombiniert und dessen Integrationsweise sich nicht auf die Addition einzelner Nennleistungen reduzieren lässt.

Die Referenz des DOE zu Leistung und Wirkungsgrad liefert die Begriffe, um einen Flächenvergleich nicht mit einem Vergleich der Leistung zu verwechseln. Die Aussage, dass das Design kleiner ist und Leistung liefert, legt für sich genommen keinen Wirkungsgrad in Prozent fest. Dafür braucht es die einfallende Leistung, die relevante Fläche und die Prüfbedingungen.

Eine Technologie demonstrieren und im Betrieb einsetzen

Die Demonstration von 2017 und die späteren Installationen nehmen unterschiedliche Stellen in der Entwicklung ein. Ein Test ermöglicht es, eine Funktion zu untersuchen; der Einsatz in einer Infrastruktur erfordert außerdem Integration, Betrieb und Wartung. Der Ausdruck Testumgebung bedeutet nicht, dass jedes Ergebnis von der Station unverändert auf eine andere Mission übertragbar ist.

Die hier verwendete Dokumentation enthält weder eine stündliche Erzeugungsreihe noch eine vollständige Bilanz aller elektrischen Lasten der Station. Eine Produktionskurve ausgehend von den angekündigten Leistungen zu zeichnen, würde den Anschein einer Beobachtung erwecken, die uns nicht vorliegt. Deshalb werden ein Ablaufdiagramm und eine Tabelle der Größen gezeigt, einschließlich der Grenzen jeder Größe.

Welche Informationen wir für einen Vergleich benötigen

Ein technischer Vergleich sollte festhalten, was gemessen wurde, auf welcher Systemebene und in welchem Entfaltungszustand. Außerdem muss eine geplante Kapazität von einer bereits im Betrieb erfassten Leistung unterschieden werden. Die Ankündigung schreibt das Design und seine Integration konkreten Organisationen zu; diese Erläuterung stellt keine unabhängige Bewertung ihrer Produkte dar.

Die beschriebene Verbesserung ist bedeutsam, weil Elektrizität den Betrieb und Experimente ermöglicht. Die nächste wissenschaftliche Frage ist, wie sich das integrierte System verhält und welche Nachweise über seinen Betrieb veröffentlicht werden. Diese beiden Maßstabsebenen – Gerät und System – gemeinsam zu betrachten, hilft, den Fortschritt zu verstehen, ohne eine institutionelle Mitteilung in ein vollständiges Leistungsdatenblatt umzudeuten.