¿Qué debo usar para alimentar una Raspberry Pi en altitudes cercanas al espacio?

Me preocuparía mucho cualquier circuito que use condensadores electrolíticos. Muchos de ellos ventilarán su electrolito cuando trabajen a baja presión. Esta preocupación incluye fuente de alimentación y pi.

El estado de la compañía de condensadores de Illinois: -

De hecho, parece que todos los fabricantes habituales advierten contra la filtración de electrolitos a grandes altitudes.

Un banco de energía LiPo generalmente solo funcionará hasta aproximadamente 0 °C, pero en altitudes más altas, tendrá temperaturas de -50 °C e incluso más bajas. A menos que esté planeando un muy buen aislamiento, mejor elija otra química de batería.

La preparación es clave

Lo mejor que puedes hacer es probar, probar, probar.

Mi grupo construyó una cámara térmica/de vacío para probar componentes individuales y, finalmente, colocó todo el instrumento ensamblado dentro de una de las enormes cámaras térmicas/de vacío de la NASA (del tipo que normalmente se usa para probar cohetes).

Aún así, durante la mitad de nuestro vuelo, una de nuestras baterías falló debido a una sobrecarga. Resultó que teníamos más energía solar de la que podía manejar nuestro controlador de carga. Afortunadamente, el instrumento estaba en un rotador para que pudiéramos inclinar los paneles lejos del sol.

El poder es calor

Cualquier conversación sobre energía en un entorno de vacío cercano está incompleta sin considerar su modelo térmico. La CPU del RPi se calienta al tacto en mi oficina, lo que significa que si quitas toda esa convección del aire, se pondrá MUY CALIENTE.

Una solución genérica fácil es encerrar todo en una caja de metal y conectar la caja a un radiador con un área grande (la caja en sí puede ser suficiente). Desea apuntar este radiador al espacio negro y protegerlo del sol o del albedo de la tierra/nieve. Para puntos problemáticos específicos (es decir, la CPU), agregue una ruta de baja impedancia térmica, como una trenza de cobre gruesa, entre esta y el radiador.

Finalmente, obtiene eficiencia térmica al recubrir sus radiadores de metal (incluido el interior de los gabinetes) con una buena pintura blanca termoconductora.

Baterías alternativas

Condensadores

Dependiendo de sus amperios-hora, es posible que pueda salirse con la suya con condensadores en lugar de baterías. Esto ahorrará peso y posiblemente disminuirá su carga térmica en general. Pero tenga en cuenta que los ultracondensadores y los supercondensadores ya son un producto de nicho, y encontrar otros con clasificación espacial puede ser... difícil. :)

Paneles solares

¿Puedes salirte con la tuya sin pilas? Tal vez sus presupuestos de peso y energía le permitan usar energía solar exclusivamente. La mayor compensación aquí es entre proporcionar suficiente energía en el peor de los casos y deshacerse del exceso de energía en el mejor de los casos.