Mảng pin mặt trời IROSA: Đột phá điện năng cho trạm ISS

Chương trình lắp đặt mảng pin mặt trời IROSA vừa chính thức cán đích thành công vào ngày 05/11/2026. Nhờ bổ sung 55 kilowatt điện sạch, trạm ISS nâng tổng công suất phát điện từ 160 kilowatt lên 215 kilowatt. Bước tiến công nghệ này giải quyết triệt để sự suy hao quang điện sau nhiều năm. Đồng thời, nguồn điện dồi dào bảo đảm nghiên cứu khoa học ổn định đến năm 2030.

Chương trình lắp đặt mảng pin mặt trời IROSA hoàn tất chuyến EVA thứ 18

Chuyến công tác ngoài không gian EVA 101 của phía Mỹ đã kết thúc thắng lợi. Theo thông báo chính thức từ NASA, hai phi hành gia đã triển khai xong mảng pin thứ 8. Cụ thể, thiết bị được đặt trên kênh năng lượng 3B ở mạn phải trạm vũ trụ. Đây là lần đi bộ thứ 5 của phi hành gia Anil Menon. Đồng thời, đây là lần đi bộ ngoài không gian thứ 2 của phi hành gia Joshua Kutryk.

Sự kiện này đánh dấu chuyến đi bộ thứ 286 phục vụ bảo trì trạm vũ trụ quốc tế. Thao tác ngoài không gian đòi hỏi sự phối hợp rất chuẩn xác với cánh tay robot Canadarm2. Theo ghi nhận từ Spaceflight Now, trung tâm điều hành đã thông báo hoàn tất ngay khi thiết bị mở rộng xong.

Kể từ năm 2021, các phi hành gia đã hoàn thành 18 chuyến đi bộ ngoài không gian. Toàn bộ khâu lắp khung đỡ và nối cáp điện đều diễn ra an toàn. Nhờ đó, lưới điện trạm ISS tiếp nhận nguồn năng lượng mới ngay khi mảng pin mặt trời IROSA bung mở.

Công nghệ mảng pin mặt trời IROSA hoạt động như thế nào?

Thiết kế của mảng pin mặt trời IROSA tạo ra bước đột phá so với pin truyền thống. Cụ thể, công nghệ này thay thế khung nhôm nặng nề bằng vật liệu màng cuộn dẻo dai. Theo tài liệu kỹ thuật từ Redwire Corporation, cấu trúc pin cuộn từng thử nghiệm trên trạm vào năm 2017.

Về kích thước, mỗi mảng pin mặt trời IROSA mới có chiều dài 18,2 mét và chiều rộng 6 mét. Khi vận chuyển lên quỹ đạo, mảng pin được cuộn chặt thành ống trụ tròn gọn gàng. Hơn nữa, thiết bị có khối lượng rất nhẹ, giúp tiết kiệm không gian khoang chứa tàu hàng.

Nguyên lý mở rộng dựa trên lực đàn hồi của hai thanh chống composite carbon. Khi mở chốt khóa, các thanh chống tự duỗi thẳng tương tự như một chiếc thước dây kim loại. Nhờ cơ chế tự động này, hệ thống không cần dùng động cơ kéo cáp. Mặt khác, mảng pin mặt trời IROSA đạt độ tin cậy cơ học cao trong môi trường nhiệt độ khắc nghiệt.

Hiệu quả phát điện khi mảng pin mặt trời IROSA vận hành

Nhu cầu điện năng trên trạm ISS tăng cao do khối lượng thí nghiệm khoa học ngày càng mở rộng. Trước khi nâng cấp, hệ thống pin cũ chỉ phát được khoảng 160 kilowatt điện. Nguyên nhân là các tế bào quang điện bị lão hóa tự nhiên sau hơn hai mươi năm sử dụng.

Sự hiện diện của mảng pin mặt trời IROSA đã giải quyết dứt điểm vấn đề thiếu điện. Cụ thể, mỗi cánh pin thế hệ mới tạo ra hơn 20 kilowatt điện sạch. Theo NASA, tổng công suất điện khả dụng toàn trạm hiện nay đạt xấp xỉ 215 kilowatt. Mức này tương ứng mức tăng thêm 30% công suất so với trước khi triển khai dự án.

Nhờ nguồn điện dồi dào, các phòng thí nghiệm quốc tế có thể vận hành nhiều thiết bị cùng lúc. Chẳng hạn, các lò nghiên cứu vật liệu và máy phân tích sinh học hoạt động rất ổn định. Do đó, mảng pin mặt trời IROSA giúp giảm bớt áp lực điều phối điện cho kỹ sư mặt đất.

Thách thức kỹ thuật của mảng pin mặt trời IROSA và tầm nhìn 2030

Mặc dù giúp tăng thêm 30% công suất, việc lắp đặt ngoài không gian đòi hỏi tính toán rất kỹ lưỡng. Mảng pin mặt trời IROSA mới được gắn đè lên phía trên tấm pin cũ. Kết cấu này che phủ hơn một nửa diện tích cánh pin nguyên bản. Tuy nhiên, phần pin cũ lộ ra bên ngoài vẫn tiếp tục hấp thu ánh sáng mặt trời.

Môi trường vũ trụ chứa nhiều vi thiên thạch và biến thiên nhiệt độ liên tục. Nhờ vật liệu dẻo dai, mảng pin mặt trời IROSA chịu lực va chạm tốt hơn pin kính cứng. Hơn nữa, công nghệ cuộn này cũng đang được cập nhật liên tục tại chuyên mục Tin tức của Tức Thời để chuẩn bị cho trạm Mặt Trăng Gateway.

Ý nghĩa thực tiễn đối với công nghệ không gian tương lai

Tóm lại, dự án lắp đặt hoàn tất 8 mảng pin mặt trời IROSA đem lại sự yên tâm cho giới khoa học. Đây là kinh nghiệm quý báu cho các dự án thiết kế vệ tinh thế hệ mới. Độc giả quan tâm có thể xem thêm nhiều bài phân tích hữu ích tại chuyên mục Khoa học của Tức Thời. Việc làm chủ vật liệu đàn hồi và pin quang điện cuộn sẽ mở đường cho các trạm không gian tương lai.

Nguồn tham khảo

• NASA Space Station Blog: Spacewalkers Install Final Roll-Out Solar Array
• Spaceflight Now: Spacewalkers complete five-year effort to upgrade space station power supply
• NASA Space Station Blog: NASA Spacewalkers Finish Installing Roll-Out Solar Array
• Redwire Space: Solar Arrays and Deployable Structures Capabilities