Este artículo presenta una comparación integral de los sistemas de generación de energía fotovoltaica a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) y la Estación Espacial China (CSS). Se analizan los parámetros clave, incluidas las especificaciones de matriz fotovoltaica, la salida del sistema de energía, las configuraciones estructurales, las tecnologías celulares, el almacenamiento de energía y las capacidades de la fuente de alimentación para resaltar las características tecnológicas y las diferencias operativas entre las dos estaciones espaciales.

1. Potencia de matriz de fotovoltaica, voltaje y corriente

1.1 Estación espacial internacional (ISS)

El ISS presenta cuatro grandes alas de matriz solar, con cada ala originalmente capaz de generar más de 30 kW, lo que resulta en una potencia nominal total de 124 kW (que generalmente funciona a alrededor de 80 kW en condiciones estándar)¹. Estas matrices funcionan a un voltaje de CC de aproximadamente 160 V, que se reduce a 124 V a través de unidades de convertidor DC - DC DC (DDCU) para la Estación - amplia distribución de distribución¹. Los niveles actuales varían con la demanda de energía, pero la corriente máxima por matriz puede exceder los 187 A (calculado a 30 kW / 160 V).

Fuente de la imagen: Sohu News. "¿La Estación Espacial Internacional tiene centrales eléctricas u otra potencia - Generación de equipos?"

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

En 2021, la NASA inició una actualización con una nueva rollo - matrices solares (ROSA), aumentando la capacidad de potencia total a 215 kW². Estas matrices mejoradas mantienen la compatibilidad con el sistema de distribución existente de 124 V al tiempo que mejoran la eficiencia durante los ángulos solares bajos.².

Fuente de la imagen: Oficina de Ingeniería Espacial Mortada de China. "La NASA para actualizar las matrices solares de la estación espacial internacional".

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

Los paneles solares originales de la IS probablemente se obtuvieron de múltiples fabricantes. Tecstar, por ejemplo, proporcionó paneles solares para el programa del módulo de control interino (ICM) del ISS en el pasado³. Los componentes de la matriz Rosa actualizada se obtienen de Spectrolab⁴.

1,2 Estación espacial China (CSS)

El CSS incorpora seis grupos de alas solares con una potencia de diseño combinada superior a 100 kW⁵. Cada ala solar opera a un voltaje de CC optimizado para el sistema de gestión de energía de la estación (valores específicos no divulgados públicamente). Con un área implementada total de 138 m² en sus cuatro alas más grandes (27 m × 4m cada una), el CSS logra una alta densidad de potencia a través de tecnología de células avanzadas⁵. Las clasificaciones de corriente son proporcionales a la potencia de salida, con estimaciones superiores a 800 A en el voltaje principal del bus (derivado de 100 kW / 125 V suposición).

Fuente de la imagen: NETEASE NEWS. "¿Diseño anticuado? ¿La estación espacial de China 'liviana' con brecha de 300 toneladas?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

Con respecto a los fabricantes de los componentes fotovoltaicos del CSS, mientras que los detalles específicos no son ampliamente publicitados, China tiene varios fabricantes de paneles solares nacionales líderes. Por ejemplo, compañías como Solarspace, un fabricante de panel solar de nivel 1 chino fundado en 2011, podría estar involucrado. A finales de 2023, tenía capacidades de fabricación que alcanzaron 60 gigavatios de células y 7.2 gigavatios de módulos, con bases en Camboya, Laos y China⁶. Otro posible candidato es Xpower Solar Energy Co., Ltd, un proveedor de energía limpia que se especializa en módulos fotovoltaicos de rendimiento de alto {}} con una capacidad de producción global de módulos de 1 GW y dos plantas de fabricación en China⁷.

2. Configuraciones estructurales: estados guardados e implementados

2.1SS

Configuración guardada: las matrices solares originales se plegaron en secciones compactas para el lanzamiento, mientras que las matrices ROSA más nuevas se almacenan en botes cilíndricos (≈1m de diámetro × 6m de longitud)².

Configuración implementada: cada ala de matriz abarca 73 metros (240 pies) con un área total de 2,500 m² (27,000 pies cuadrados)⁸. Las ocho matrices se distribuyen a través del segmento orbital de los EE. UU., Montados en gimbals giratorios para rastrear el sol¹.
 

Distribución: Cuatro pares de matrices se extienden desde la estructura de armadura de la estación, con módulos rusos (Zvezda, Zarya) con matrices auxiliares más pequeñas (las matrices de Zarya se retraen actualmente)¹.

Fuente de la imagen: NASA. "Matrices solares en la Estación Espacial Internacional".

https://www.nasa.gov/image (=2theghheghiTartice/solar ({3thegy

2.2css

Configuración guardada: las alas solares se doblan en una etapa múltiple -, acordeón - La estructura para adaptarse a los carenados de lanzamiento, utilizando materiales compuestos livianos para el almacenamiento compacto.

Configuración implementada: cada ala implementa a 27m × 4m, con un sistema de articulación dimensional multi - que permite una rotación de ± 180 grados para un seguimiento óptimo de sol⁵. Se distribuyen las seis alas: Tianhe, Mengtian y Wentian tienen un par⁵.

Distribución: la colocación simétrica minimiza el sombreado entre los módulos, con alas que se extienden perpendicular al eje longitudinal de la estación.

3. Tecnologías de células fotovoltaicas

3.1SS

Las matrices originales (1998) usan células solares basadas en silicio -} con ≈14% de eficiencia de conversión⁵.

Las matrices ROSA actualizadas incorporan celdas avanzadas triple - de unión (probables GaAs -) para mejorar la eficiencia, aunque los materiales específicos permanecen sin revelar².

3.2css

Employs triple-junction gallium arsenide (GaAs) cells with >30% de eficiencia de conversión^5,9.

Estas células utilizan capas de fosfuro de galio de indio (INGAP), arsenuro de galio (GaAs) y germanio (GE) para capturar espectros de luz múltiples, crítico para condiciones bajas - órbita terrestre.

Fuente de la imagen: NETEASE NEWS. "¿Diseño anticuado? ¿La estación espacial de China 'liviana' con brecha de 300 toneladas?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4. Sistemas de almacenamiento de la batería

4.1SS

La batería original era un níquel - batería de hidruro de metal (Ni - H₂), que consta de 48 módulos de batería independientes (ORU), con una energía total disponible de 96 kWh para todo el sistema de almacenamiento de energía. En 2017, se actualizó a una batería de iones de litio -, con cada níquel - Batería de hidruro de metal reemplazada por un litio - ión ORU, duplicando la capacidad y la energía. La energía total disponible de todo el sistema de almacenamiento de energía de ISS se ha incrementado a aproximadamente 192 kWh¹⁰.

Estas baterías almacenan ≈60% de la potencia generada durante los períodos de la luz del día para apoyar las operaciones durante la sombra de la Tierra (≈35 minutos por órbita)⁸.

Las baterías de hidrógeno de níquel - en la ISS se obtuvieron de múltiples proveedores. A medida que la ISS avanza hacia las baterías de iones de litio más avanzadas, GS Yuasa Corporation's Group Company, GS Yuasa Technology Ltd. (GYT), ha fabricado Lithium - ION para el ISS desde 2012 desde 2012.¹¹.

4.2css

Cada módulo de la estación espacial de China (el módulo Tianhe, el módulo de Wentian y el módulo Mengtian) tiene sus propias alas fotovoltaicas y sistemas de almacenamiento de energía independientes. Los sistemas usan baterías de ión litio -. El módulo de núcleo de Tianhe está equipado con seis conjuntos de baterías de iones de litio -, el módulo de laboratorio de Wentian con cuatro conjuntos y el módulo de laboratorio Mengtian con cuatro conjuntos. El funcionario no ha revelado la capacidad de batería específica. Sin embargo, según los informes públicos y las especulaciones expertas, se espera que la capacidad de cada grupo de baterías esté en el nivel de 100-200 AH, y se estima que la energía total disponible de todo el sistema de la estación espacial supera los 100 kWh¹².

Para el CSS, los posibles fabricantes del litio - las baterías de iones incluyen CATL (contemporánea Amperex Technology Co., Limited), un líder global en litio - ion Producción de baterías y potencia de vuelo espacial, que tiene experiencia en la fabricación de varios tipos de baterías de baterías^5,13.

5. Capacidades de suministro de potencia

5.1SS

Admite una carga máxima de 124 kW (actualizable a 215 kW), alimentación de soporte vital, sistemas de comunicación y más de 50 experimentos científicos².

5.2css

Genera ≈1,000 kWh diariamente, suficiente para docenas de gabinetes de experimentos y necesidades de la tripulación⁵.

La capacidad 100+ KW permite una expansión futura, incluidos módulos adicionales y alto - Power Scientific Instruments.

Los sistemas fotovoltaicos ISS y CSS reflejan sus respectivas épocas de diseño y requisitos operativos. La ISS, con su área de matriz más grande y actualizaciones incrementales, prioriza la compatibilidad heredada, mientras que el CSS aprovecha las células GaAs avanzadas y el diseño modular para una mayor eficiencia. Ambos sistemas demuestran soluciones robustas para mantener la presencia humana en órbita terrestre bajo -}.

Fuentes:

1.Sohu News. "¿La Estación Espacial Internacional tiene centrales eléctricas u otra potencia - Generación de equipos?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2. Oficina de Ingeniería Espacial Mortada de China. "La NASA para actualizar las matrices solares de la estación espacial internacional". https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3. spacedily. "Tecstar envía paneles solares". https://www.spacedaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. "Boeing para proporcionar seis matrices solares más para la Estación Espacial Internacional". https://boeing.medioroom.com/news (=4thhebleasseses (5th}tatements?item (6}}

5.Wang Yanan (conocimiento aeroespacial). "Estación espacial de China 'Power Bank': 1 millón de yuanes por metro cuadrado, generando 1000 kWh diariamente". http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upstream_biz/=9h}hdoubao

6.a1solarstore. "Solarspace Solar Panels Review 2025: en - aspecto de profundidad". https://a1solarstore.com/blog/solarspace ({8thmhh}ysolar ([9th} }panels (=10theghhegeView (1111111in (12thhegh)

7.xPower Solar. "Fabricante líder de módulos fotovoltaicos solares|Acerca de Xpower". https://www.xpowersolar.com/about/

8.nasa. "Matrices solares en la Estación Espacial Internacional". https://www.nasa.gov/image ({5theghheghiG

9.netease News. "¿Diseño anticuado? ¿La estación espacial de China 'liviana' con brecha de 300 toneladas?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10.Eugene Schwanbeck; Penni Dalton. "Estación espacial internacional litio - baterías de iones para el sistema primario de energía eléctrica".

11.gs yuasa. "Las células iones de litio de GS Yuasa - se entregarán a la Estación Espacial Internacional por cuarta vez". https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=GS200509534828_785

12. Programa espacial tripulado de China. "Sistema de energía de la Estación Espacial de China".

13.Feeds Solar. "Spacelight Power 65 AH, 100 AH, 150 AH, 250 AH Capacidad de batería de ácido de plomo (AGM), precios, revisiones". https://www.solarfeeds.com/battery/long==9thhhmedife=]110h}battery (] °