Китай испытывает двигатель Стирлинга на орбитальной станции «Тяньгун-3»

Китайское национальное космическое агентство (CNSA) добилось значительного прогресса в последние годы в разработке своей ракеты «Чанчжэн-5» (CZ-5) и завершении строительства космической станции «Тяньгун-3». Агентство также привлекло к себе внимание, когда в июне 2021 года объявило о планах создания Международной лунной исследовательской станции (ILRS), которая могла бы конкурировать с программой Artemis. Вдобавок ко всему этому, Китай объявил, что у него есть планы отправить пилотируемые миссии на Марс к 2033 году, что также совпадает с планами НАСА.

Недавно Китай объявил о завершении первого орбитального испытания термоэлектрической установки Стирлинга. Экипаж миссии «Шэньчжоу-15» провел испытание на борту «Тяньгун-3», и это была первая успешная проверка технологии в космосе.

Эта технология также исследуется НАСА и считается технологическим решением энергетических проблем освоения космоса, особенно когда речь идет о длительном пребывании и полетах в дальний космос.

Установка Стирлинга преобразует тепло в электрическую энергию с помощью электрогенератора с поршневым приводом. Двигатели Стирлинга – это машины, работающие по замкнутому термодинамическому циклу, в котором циклические процессы сжатия и расширения происходят при различных уровнях температур, а управление потоком рабочего тела осуществляется путем изменения его объема. Этот процесс известен как термодинамический цикл Стирлинга, который более эффективен, чем системы на солнечных батареях или обычные батареи. По сравнению с другими силовыми установками, энергоустановка с двигателем Стирлинга имеет малый вес, простую конструкцию, быстрый цикл запуска, незначительную вибрацию и низкий уровень шума.

Все это делает технологию привлекательной для инженеров космических кораблей и планировщиков миссий, которые видят в ней более устойчивое средство для обеспечения энергией космических кораблей и наземных обитателей. С одной стороны, это может снизить их зависимость от солнечной энергии, которая ограничена эффективностью солнечных элементов и не всегда доступна в определенных условиях. В районе Южного полюса Луны и бассейна Эйткен, где несколько космических агентств планируют построить исследовательские станции до конца десятилетия, лунная ночь длится четырнадцать дней.

Преобразователь энергии Стирлинга был разработан Ланьчжоуским институтом физики Китайской академии космических технологий (CAST). Он был доставлен на борт космической станции экипажем «Шэньчжоу-15»  и установлен в лабораторном модуле. Как сообщила Китайская глобальная телевизионная сеть (CGTN), перед тестовым запуском в лабораторном модуле было проведено три орбитальных эксперимента. Установка обеспечивала стабильный источник питания, достигая уровня эффективности термоэлектрического преобразования, который достиг «передового международного уровня при таком же изотермическом отношении».

В сочетании с ядерным реактором в качестве источника энергии двигатели Стирлинга могут позволить длительное и устойчивое пребывание на Луне и Марсе, увеличивая энергию солнечных батарей, топливных элементов и других традиционных источников энергии. НАСА в настоящее время исследует эту технологию в рамках своего эксперимента Kilopower Reactor Using Sterling Technology (KRUSTY).

Источник