¿Cómo se optimizan las orientaciones de los ocho paneles solares independientes de la ISS?

El deseo básico sería mantener los ocho conjuntos perpendiculares al sol. Sin embargo, es un poco más complicado debido a otros requisitos más detallados.

En un pasado no muy lejano, la NASA llevó a cabo un desafío de codificación para abordar este problema. Aquí están los requisitos de ese desafío:

La cantidad de energía generada por cada SAW depende de su orientación con respecto al sol y de las sombras en los colectores solares. Se proporcionará un código para calcular la potencia generada en una orientación específica para que lo utilicen los concursantes en el probador/visualizador fuera de línea. Además de maximizar la potencia de salida total, existen algunas restricciones sobre los posibles movimientos:

• Cada SARJ y BGA está limitado a una velocidad angular máxima ya una aceleración angular máxima.

• Cada SAW debe producir al menos una potencia media mínima sobre la órbita (que es diferente para cada SAW).

• La secuencia de posiciones debe ser cíclica, para que pueda repetirse en la siguiente órbita.

• La cantidad máxima de rotación de BGA no está limitada, pero exceder un umbral resultará en una penalización de puntuación.

• Algunos miembros estructurales del mástil SAW (llamados Longerons) tienen restricciones sobre cómo se pueden sombrear.

Los largueros son los cuatro componentes largos del mástil del SAW. Si un larguero se sombrea durante un período de tiempo, se enfriará y se encogerá. Si algunos largueros se encogen mientras que otros no, esto puede estresar los largueros y debilitarlos. Este debilitamiento conduciría eventualmente a la falla del mástil por lo que esto debe evitarse a toda costa.

Siglas:

SARJ = S olar A rray (o A lpha) R otary J oint (la unión entre el truss central de la ISS y los segmentos del truss externo de los que brotan los paneles solares)

BGA = B eta G imbal A ssembly (la unión entre el arreglo y el truss permite que el arreglo gire sobre su eje largo)

SAW = S olar A rray W ing

Los paneles solares también se pueden mover a posiciones específicas para mitigar las cargas causadas por el acoplamiento y desacoplamiento de vehículos; esta es la razón del posicionamiento bastante extraño que se ve en las fotos tomadas de los vehículos visitantes.

Aquí hay una discusión más técnica de tales restricciones de este documento :

Restricciones de paneles solares

Las limitaciones de los paneles solares se dividen en las siguientes categorías: energía, carga (el conjunto y el SARJ se tratan por separado), contaminación y sombras prolongadas. La disponibilidad de energía debido a cualquier matriz será máxima si rastrea automáticamente el sol, pero este no siempre es un modo seguro en el que operar. Si la disponibilidad de energía cae demasiado, algunos subsistemas de la ISS deben apagarse. Como se describió anteriormente, la actitud de la estación debe cambiarse periódicamente para tener en cuenta varios eventos disparando una combinación de diferentes propulsores, lo que a su vez impone cargas estructurales en los paneles solares y en las juntas, especialmente los SARJ. Además, las columnas de propulsión y los vertederos de agua pueden causar la contaminación de los conjuntos, lo que reduce su generación de energía.

Además, el sombreado diferencial de los largueros, que son elementos estructurales que mantienen las mantas del arreglo en tensión, ejercen tensiones sobre los arreglos, y la magnitud de las tensiones depende de un complejo conjunto de cálculos. Los largueros de una matriz pueden verse ensombrecidos por su propia manta o por los de una matriz vecina, la cantidad de sombra depende de la beta solar (la elevación del sol en relación con el plano de la órbita de la ISS) y las orientaciones de las matrices adyacentes. Los mismos factores también afectan la generación de energía por los paneles solares; para mejorar la potencia, las matrices no deben estar ensombrecidas, pero para evitar que las matrices se ensombrezcan entre sí o los largueros, ya no están en una orientación para producir la máxima potencia.