Warum haben Gemini, Apollo oder STS keine Sonnenkollektoren verwendet?

Die hohen Leistungsniveaus des Shuttles und seine Notwendigkeit, zu einer aerodynamischen Konfiguration zurückzukehren, hätten eine sehr große Anordnung erforderlich gemacht, die bei jeder Mission eingesetzt und zurückgezogen werden müsste. Dies hätte die Konstruktion erheblich erschwert. verringerte die Manövrierfähigkeit des Shuttles und führte andere Fehlermodi ein.

Obwohl ich mit ihnen nicht so vertraut bin, nehme ich an, dass einige der gleichen Überlegungen für die anderen von Ihnen erwähnten Fahrzeuge gelten.

Übrigens setzte der Jungfernflug der Discovery, STS-41-D , zu Testzwecken eine große Solaranlage ein.

Brennstoffzellen produzieren Wasser. Die Leistung der Apollo-Brennstoffzellen (PDF zum Aufbau des Apollo-Stromversorgungssystems) wurde als Trinkwasser und als Kühlmittel im Umweltkontrollsystem verwendet.
Wenn Sie Solarzellen verwenden, benötigen Sie wiederaufladbare Batterien, um das Raumschiff zu versorgen, wenn es sich auf der Nachtseite des Planeten befindet.
Ich vermute, dass die Wahl auf das Gesamtgewicht der Alternativen zurückzuführen ist: Brennstoffzellen + H2- und O2-Tanks gegenüber Solarzellen + Batterien + Trinkwasser.

Das Problem bei Solarmodulen ist die Masse und Komplexität eines solchen Systems. Erstens muss jede sinnvolle Solaranlage groß sein. Aber Sie können nicht mit ausgefahrenen Solarmodulen starten, das würde zu einer dumm aussehenden und nicht aerodynamischen Verkleidung führen (oder im Fall der Paneele der amerikanischen Space Shuttles (STS) brechen). Sie müssen sie also irgendwo verstauen.

Bei Standardraumfahrzeugen wie dem Apollo CSM ist das kein Problem, sie können aus dem Servicemodul verstaut werden. Aber für die Shuttles müssten sie innerhalb des Shuttles zwischen dem OMS-Brennstoff und dem OMS-Oxidationsmittel verstaut werden, wodurch der Platz für den Brennstoff und das Oxidationsmittel verringert würde.

Das ist nicht das einzige Problem, auch die Batterien, die für die dunkle Seite der Umlaufbahn benötigt werden, sind sehr schwer für die Energie, die sie speichern, und am Ende wird es für die Entfernung, die diese zurücklegen (höchstens zum Mond und zurück), nicht dauern zu viel Zeit, daher sind die Brennstoffzellen und der Kraftstoff billiger und kleiner. Und sie können überall bequem platziert werden. Sicher, Solarenergie und Batterien eignen sich am besten für interplanetare Reisen, aber für kurze Flüge sind Brennstoffzellen am leichtesten und benötigen daher weniger Kraftstoff.

FAZIT: Brennstoffzellen sind die leichtesten für Reisen innerhalb des Gravitationsfeldes der Erde, und Solarenergie mit Batterien ist am leichtesten für interplanetare Missionen.

Und die ISS nutzt Solarenergie, weil sie bleiben kann und ihre Umlaufbahn nicht ändern muss (abgesehen von dem einen oder anderen Weltraumschrott) und Brennstoffzellen auf der ISS etwa jeden Tag Nachschubmissionen benötigen würden.