НАСА заключает три новых контракта на разработку солнечных батарей на Луне
Первый полет программы "Артемида", амбициозной международной программы под руководством США по возвращению человечества на Луну, запланирован на 29 августа с Космического центра имени Кеннеди во Флориде. Таким образом, миссия Артемида-1 станет предвестником нового этапа освоения космоса, в частности, окончательным испытанием системы космического запуска и капсулы Орион, в которой будут находиться астронавты во время следующей миссии.
Согласно последнему графику, утвержденному Палатой представителей США, и если, конечно, "Артемида-1" будет успешной, мы можем увидеть "Артемиду-2" уже в 2024 году, когда мужчины и женщины обогнут Луну, подобно их предшественникам на "Аполлоне-10" в мае 1969 года. Уже в 2026 году мы можем увидеть первую с 1972 года высадку на Луну, которая станет первым шагом к строительству лунной базы.
Цель лунной базы, которая будет расположена на Южном полюсе, состоит в том, чтобы продлить пребывание астронавтов как можно дольше, обеспечив непрерывную и тщательно продуманную деятельность и гарантировав, что они переживут лунную ночь. Без базы на Луне, по сути, каждая миссия на поверхности будет длиться максимум 14 дней. В ближайшем будущем она станет местом остановки для путешествия на Марс. Исходя из этого, проблема снабжения базы ресурсами является центральной. Основным ресурсом, который необходимо приобрести для выживания в крайне неблагоприятной среде, является электроэнергия.
Уже в 2021 году НАСА начало заключать ряд контрактов с пятью компаниями на предварительное проектирование солнечных батарей для использования на Луне. На сегодняшний день начато выполнение трех новых контрактов с целью реализации найденного решения и проведения тщательных экологических испытаний с учетом ограниченных требований к весу и объему полета, неровного рельефа и коррозийной лунной пыли. Цель — развертывание на месте к 2030 году. Объем финансирования составляет 19,4 миллиона долларов США и распределяется следующим образом:
- Astrobotic Technology из Питтсбурга, Пенсильвания: $6,2 млн.
- Honeybee Robotics из Бруклина, Нью-Йорк: $7 млн.
- Lockheed Martin из Литтлтона, Колорадо: $6,2 млн.
Лунная среда
Лунная среда в некотором смысле чрезвычайно благоприятна для солнечных батарей. Фактически, солнечная энергия на лунной поверхности составляет около 1400 Вт/м^2, как на земной орбите. Здесь нет ветров, нет снежных бурь, которые могли бы накапливаться на клетках, нет атмосферы, поглощающей энергию, а также меньше гравитация, что позволяет несущим конструкциям быть менее прочными и более легкими.
С другой стороны, лунные сутки длятся 29 земных дней, поэтому в районах, которые на Земле мы бы назвали умеренными (широта плюс-минус 45°), день длится 14 дней, а ночь — столько же, в общей сложности 340 часов света чередуются с 340 часами темноты. Этот факт может означать очень высокую и непрерывную выработку энергии в течение первых 14 дней, но для выживания в оставшиеся 14 дней потребуются значительные мощности по хранению энергии или использование ядерной энергии.
Разработанный прототип
НАСА работает над решением для каждого сценария, хотя уже решение для Южного полюса, имеющего схожие с земными характеристики солнечного времени, позволило бы определить сезон работы, всегда под Солнцем, и сезон отдыха, всегда ночью. Среда остается чрезвычайно враждебной, но это миссия, от которой нельзя уклоняться, как говорит Ники Веркхайзер, директор по развитию технологий в NASA STMD в Вашингтоне: "Эти прототипы предоставят многообещающие решения для надежных источников энергии на Луне, которые являются ключевыми для успеха почти всего, что мы делаем на поверхности, это захватывающее усилие играет жизненно важную роль, которая поможет улучшить исследование уникальной среды Южного полюса Луны".
Основным исследовательским прототипом является почти 10-метровая мачта, которая может автономно разворачивать и закрывать столько квадратных метров активной преобразующей поверхности, сколько возможно.
Вертикальное развитие кажется оптимальным для лунной среды Южного полюса Луны. Таким образом, мощность существенно не уменьшается, когда Солнце находится близко к горизонту, когда лунный грунт блокирует большую часть солнечных лучей, отражая их вверх или поглощая их.