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उपग्रहों को ऊर्जा प्रदान करने के लिए मुख्यतः किस प्रकार की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है?
सौर ऊर्जा
पवन ऊर्जा
जल ऊर्जा
परमाणु ऊर्जा
सौर ऊर्जा
सौर ऊर्जा उपग्रहों के लिए प्राथमिक शक्ति स्रोत है क्योंकि यह नवीकरणीय, हल्का और अंतरिक्ष के निर्वात (vacuum) में विश्वसनीय है। फोटोवोल्टिक सेल ऑनबोर्ड सिस्टम को चलाने और बैटरी को रिचार्ज करने के लिए सूर्य के प्रकाश को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
सौर ऊर्जा उपग्रहों के लिए प्राथमिक शक्ति स्रोत है क्योंकि यह नवीकरणीय, हल्का और अंतरिक्ष के निर्वात (vacuum) में विश्वसनीय है। फोटोवोल्टिक सेल ऑनबोर्ड सिस्टम को चलाने और बैटरी को रिचार्ज करने के लिए सूर्य के प्रकाश को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
उपग्रह पर लगे सौर पैनलों के बारे में एक सौर-संचालित कैलकुलेटर की तरह सोचें जो तब तक काम करता रहता है जब तक प्रकाश है, साथ ही एक आंतरिक बैटरी होती है जो आपके अंधेरे कमरे में जाने पर बैकअप के रूप में कार्य करती है।
E=hν — आइंस्टीन का प्रकाश-विद्युत समीकरण जहाँ E फोटॉन ऊर्जा है, h प्लैंक स्थिरांक है, और ν आवृत्ति है।
P=I×V — संबंध जहाँ P शक्ति है, I धारा है, और V पैनलों द्वारा उत्पन्न वोल्टेज है।
उपग्रह सिलिकॉन या गैलियम आर्सेनाइड जैसी अर्धचालक सामग्रियों से बने फोटोवोल्टिक सरणियों (arrays) का उपयोग करते हैं। जब सूर्य के प्रकाश से फोटॉन इन सेल्स से टकराते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करते हैं, जिससे प्रकाश-विद्युत प्रभाव (photoelectric effect) के माध्यम से दिष्ट धारा (DC) का प्रवाह होता है। यह ऊर्जा ऑनबोर्ड रासायनिक बैटरी में संग्रहीत की जाती है ताकि ग्रहण अवधि के दौरान, जब उपग्रह पृथ्वी के पीछे से गुजरता है, निरंतर संचालन सुनिश्चित हो सके।
उपग्रह के कक्षा में पहुँचने के बाद फोटोवोल्टिक सरणियों को तैनात किया जाता है।
उपग्रह के छाया चरण के दौरान बिजली के लिए बैटरी (आमतौर पर लिथियम-आयन) आवश्यक हैं।
अंतरिक्ष का वातावरण उच्च सौर तीव्रता प्रदान करता है क्योंकि सूर्य के प्रकाश को बिखेरने या अवशोषित करने के लिए कोई वातावरण नहीं है।
उच्च शक्ति-से-वजन अनुपात
ईंधन की खपत की आवश्यकता नहीं
लंबा परिचालन जीवन
ग्रहण अवधि के दौरान बिजली उत्पादन में गिरावट
पैनल माइक्रोमीटियोरॉइड्स और विकिरण से होने वाली क्षति के प्रति संवेदनशील होते हैं
संचार उपग्रह
पृथ्वी अवलोकन और मौसम निगरानी उपग्रह
पृथ्वी के निकट सौर स्थिरांक लगभग 1361 W/m2 है।
विकल्प B (पवन) और C (जल) विफल हैं क्योंकि उन्हें ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए एक माध्यम (वायुमंडल या तरल) की आवश्यकता होती है, जो अंतरिक्ष के निर्वात में मौजूद नहीं होता है।
विकल्प D (परमाणु) का उपयोग केवल गहरे अंतरिक्ष मिशनों के लिए किया जाता है जहाँ सूर्य का प्रकाश बहुत कमजोर होता है।
A सही है — सूर्य के प्रकाश की निरंतर उपलब्धता के कारण पृथ्वी की कक्षा में उपग्रहों को शक्ति प्रदान करने के लिए सौर ऊर्जा सबसे कुशल और व्यावहारिक तरीका है।
हमेशा याद रखें कि अंतरिक्ष एक निर्वात है; इसलिए, कोई भी ऊर्जा स्रोत जिसे काम करने के लिए हवा या पानी जैसे माध्यम की आवश्यकता होती है (जैसे टर्बाइन), वह बाहरी अंतरिक्ष में काम नहीं करेगा।