¿Por qué Gemini, Apollo o STS no usaron paneles solares?

Los altos niveles de potencia del transbordador y su necesidad de volver a una configuración aerodinámica habrían requerido una matriz muy grande que tendría que desplegarse y retraerse en cada misión. Esto habría complicado considerablemente el diseño. redujo la maniobrabilidad del transbordador e introdujo otros modos de falla.

Aunque no estoy tan familiarizado con ellos, imagino que algunas de las mismas consideraciones se aplican a los otros vehículos que mencionas.

Por cierto, el vuelo inaugural de Discovery, STS-41-D , desplegó una gran matriz solar con fines de prueba.

Las pilas de combustible producen agua. La salida de las celdas de combustible de Apollo (PDF sobre el diseño del sistema de suministro de energía de Apollo) se usó como agua potable y como refrigerante en el sistema de control ambiental.
Si usa celdas solares, necesita baterías recargables para alimentar a la nave espacial cuando está en el lado nocturno del planeta.
Sospecho que la elección se redujo al peso total de las alternativas: celdas de combustible + tanques de H2 y O2 frente a celdas solares + baterías + agua potable.

El problema con los paneles solares es la masa y la complejidad de dicho sistema. En primer lugar, cualquier matriz solar significativa tendrá que ser grande. Pero no se puede lanzar con los paneles solares extendidos, eso daría como resultado un carenado de aspecto estúpido y poco aerodinámico (o en el caso de que los paneles de los transbordadores espaciales estadounidenses (STS) se rompan). Por lo tanto, necesita un lugar para guardarlos.

En naves espaciales estándar como el Apollo CSM, esto no es un gran problema, se pueden guardar fuera del módulo de servicio. Pero para los transbordadores, habría que guardarlos dentro del transbordador, entre el combustible OMS y el comburente OMS, reduciendo el espacio para dicho combustible y comburente.

Ese no es el único problema, también las baterías necesarias para el lado oscuro de la órbita son muy pesadas para la energía que almacenan, y al final, para la distancia que van (a la Luna y de regreso como máximo) no tomará demasiado tiempo, por lo que las pilas de combustible y el combustible son más baratos y más pequeños. Y se pueden poner en cualquier lugar conveniente. Claro, la energía solar y las baterías son mejores para los viajes interplanetarios, pero para vuelos cortos, las celdas de combustible son las más livianas y, por lo tanto, necesitan menos combustible.

EN CONCLUSIÓN: Las celdas de combustible son las más livianas para los viajes dentro del campo gravitatorio de la Tierra, y la energía solar con baterías es la más liviana para las misiones interplanetarias.

Y la ISS usa energía solar porque está dispuesta a quedarse y no necesita cambiar su órbita (a excepción de la basura espacial) y las celdas de combustible en la ISS necesitarían misiones de reabastecimiento todos los días más o menos.