Was sollte ich verwenden, um einen Raspberry Pi in Weltraumnähe mit Strom zu versorgen?

Ich wäre sehr besorgt über jede Schaltung, die Elektrolytkondensatoren verwendet. Viele von ihnen entlüften ihren Elektrolyten bei Niederdruckarbeiten. Dieses Anliegen umfasst Stromversorgung und Pi.

Die Illinois Capacitor Company gibt an: -

Tatsächlich scheinen alle regulären Hersteller vor dem Auslaugen des Elektrolyts in großen Höhen zu warnen.

Eine LiPo-Powerbank funktioniert normalerweise nur bis etwa 0°C, aber in höheren Lagen haben Sie Temperaturen von -50°C und noch niedriger. Wenn Sie keine sehr gute Isolierung planen, wählen Sie besser eine andere Batteriechemie.

Vorbereitung ist der Schlüssel

Am besten testen, testen, testen.

Meine Gruppe baute eine Thermal-/Vac-Kammer zum Testen einzelner Komponenten und legte schließlich das gesamte zusammengebaute Instrument in eine der riesigen Thermal-/Vac-Kammer der NASA (die Art, die normalerweise zum Testen von Raketen verwendet wird).

Trotzdem fiel mitten im Flug einer unserer Akkus wegen Überladung aus. Es stellte sich heraus, dass wir mehr Solarstrom hatten, als unser Laderegler bewältigen konnte. Glücklicherweise befand sich das Instrument auf einem Rotator, sodass wir die Paneele von der Sonne wegwinkeln konnten.

Strom ist Wärme

Jede Rede von Leistung in einer Umgebung nahe Vakuum ist unvollständig, ohne Ihr thermisches Modell zu berücksichtigen. Die CPU des RPi fühlt sich in meinem Büro warm an, was bedeutet, dass es SEHR HEISS wird, wenn Sie die gesamte Konvektion aus der Luft entfernen.

Eine einfache generische Lösung besteht darin, das Ganze in eine Metallbox einzuschließen und die Box großflächig an einem Heizkörper zu befestigen (die Box selbst kann ausreichend sein). Sie möchten diesen Strahler auf den schwarzen Raum richten und ihn vor der Sonne oder der Erde/Schnee-Albedo abschirmen. Fügen Sie für bestimmte Problemstellen (z. B. die CPU) einen Pfad mit niedriger thermischer Impedanz hinzu, z. B. ein dickes Kupfergeflecht zwischen ihm und Ihrem Kühler.

Schließlich gewinnen Sie thermische Effizienz, indem Sie Ihre Metallheizkörper (einschließlich der Innenseite von Gehäusen) mit einer gut wärmeleitenden weißen Farbe beschichten.

Batteriealternativen

Kondensatoren

Abhängig von Ihren Amperestunden können Sie möglicherweise mit Kondensatoren anstelle von Batterien davonkommen. Das spart Gewicht und mindert möglicherweise Ihre thermische Belastung im Allgemeinen. Beachten Sie jedoch, dass Ultra- und Superkondensatoren bereits ein Nischenprodukt sind und es schwierig sein kann, weltraumtaugliche zu finden. :)

Solarplatten

Können Sie überhaupt ohne Batterien davonkommen? Vielleicht können Sie aufgrund Ihres Gewichts- und Leistungsbudgets ausschließlich Solarenergie nutzen. Der größte Kompromiss besteht hier zwischen der Bereitstellung von ausreichend Strom im schlimmsten Fall und der Beseitigung von überschüssigem Strom im besten Fall.