Китайские учёные предложили передавать энергию лазером на Луне для питания лунных аппаратов
Китайские исследователи предложили использовать Луну в качестве первого полигона для практического применения технологии беспроводной передачи энергии. Согласно новой концепции, луноходы, работающие в постоянно затенённых кратерах южного полюса Луны, смогут получать электроэнергию с помощью лазерных лучей, передаваемых от солнечных электростанций, расположенных на освещённых вершинах.
Авторы проекта считают, что такой подход позволит отказаться от длинных кабелей и тяжёлых аккумуляторов, значительно повысив автономность будущих исследовательских миссий.
Южный полюс Луны считается одним из самых перспективных районов
Южный полюс Луны давно рассматривается как одно из наиболее перспективных мест для создания долговременных научных баз. Некоторые вершины кратеров здесь практически постоянно освещаются Солнцем, тогда как расположенные рядом глубокие кратеры никогда не получают солнечного света. Предполагается, что именно в этих постоянно затенённых областях находятся значительные запасы водяного льда, который может использоваться для получения воды, кислорода и ракетного топлива.
Однако именно отсутствие солнечного света создаёт серьёзные трудности для питания луноходов и другой техники.
Лазер должен заменить кабели и тяжёлые батареи
Вместо прокладки силовых кабелей исследователи предлагают установить на освещённых возвышенностях солнечные электростанции с лазерными передатчиками.
Полученная от солнечных батарей энергия будет преобразовываться в лазерное излучение и направляться на приёмники, установленные на луноходах. Там свет снова будет превращаться в электричество, необходимое для работы научного оборудования и двигателей.
По мнению авторов проекта, такая схема позволит существенно уменьшить массу аппаратов за счёт отказа от крупных аккумуляторов.
Учёные рассчитали оптимальное размещение станций
Исследователи разработали модель размещения нескольких взаимосвязанных лазерных станций, образующих единую энергетическую сеть.
Для выбора наиболее эффективных мест установки использовалось статистическое моделирование. При этом учитывалось не только наличие солнечного освещения, но и возможность обеспечить максимально широкую зону покрытия и устойчивую связь между отдельными станциями.
По расчётам авторов, смещение лазерных передающих станций примерно на 100 метров позволило увеличить площадь эффективного энергоснабжения более чем на 35%, а также практически полностью обеспечить непрерывность энергетической сети.
Для расчётов использовали данные NASA
При моделировании китайские специалисты использовали данные лазерного альтиметра Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA), установленного на американском аппарате Lunar Reconnaissance Orbiter. Анализ проводился для района кратера Шеклтон, который считается одним из главных кандидатов для размещения будущих лунных баз.
Согласно расчётам, площадь, обеспеченная энергией, увеличилась примерно с 18% до более чем 24%, а связность сети выросла менее чем с 40% почти до 100%.
Компьютерное моделирование также показало, что на расстоянии около 5 километров лазерная система сможет передавать достаточное количество энергии для обеспечения работы луноходов внутри постоянно затенённых кратеров.
Пока речь идёт только о научной концепции
Авторы подчёркивают, что проект пока существует исключительно в виде расчётов и компьютерного моделирования. Практическая реализация потребует решения целого ряда сложных инженерных задач, включая высокоточную систему наведения лазеров, минимизацию потерь энергии, защиту оборудования от лунной пыли и обеспечение надёжной работы в экстремальных условиях Луны.
Тем не менее предложенная концепция демонстрирует один из возможных способов энергоснабжения будущих лунных экспедиций, поскольку как Китай, так и США рассматривают район южного полюса Луны в качестве основного места для строительства долговременных исследовательских станций.