Поддержание в рабочем состоянии оборудования по извлечению полезных ископаемых в постоянно затенённых областях Луны является серьёзной проблемой для будущих миссий. Лунная станция, которую Китай планирует построить в 2028 году, потребует много энергии для производства минерального сырья и обеспечения жизнедеятельности людей.
Для решения этой проблемы китайские учёные предлагают использовать энергетическую башню с лазерным приводом вблизи южного полюса Луны для беспроводной передачи энергии по лунной поверхности. Лазерные технологии могут открыть путь к исследованию самых тёмных областей Луны.
Исследователи предполагают, что Луна может стать первым местом, где беспроводная передача энергии будет использоваться на практике.
Реализация концепции на южном полюсе Луны, области, где возвышенные края кратеров получают почти непрерывный солнечный свет, в то время как расположенные поблизости постоянно затененные кратеры остаются в темноте и, как полагают, содержат значительные залежи водяного льда, позволит создать на будущей станции комфортные условия для персонала добвающей промышленности.
Вместо того чтобы зависеть от длинных силовых кабелей или переносить тяжёлые аккумуляторные системы, лунная техника и работающие внутри этих тёмных кратеров люди, будут получать энергию с помощью лазерных лучей, передаваемых от солнечных электростанций, установленных на освещённых солнцем вершинах.
По словам учёных Харбинского технологического института, такой подход может обеспечить более эффективное энергоснабжение исследовательских миссий в самых сложных и научно ценных условиях Луны.
Новое исследование подробно описывает, как может работать лунная лазерная энергосеть. В рецензируемом исследовании, опубликованном в журнале "Journal of Deep Space Exploration", исследователи представили оптимизированную стратегию развёртывания сети передачи энергии на основе лазеров, разработанной для лунной поверхности. Исследование проводилось учёными Харбинского технологического института, также связаных с Национальной ключевой лабораторией лазерной пространственной информации и Национальной ключевой лабораторией аэрокосмической механики.
Оба учреждения играют стратегическую роль в развитии аэрокосмических исследований Китая, обладая опытом в области лазерных технологий, космических систем и инженерных разработок следующего поколения для будущих лунных исследовательских миссий, пишет South China Morning Post.
Исследователи заявили, что их выводы могут помочь заложить основу для будущих лунных исследовательских станций и поддерживающей их энергетической инфраструктуры. Согласно исследованию, перемещение лазерных передающих станций примерно на 100 метров увеличило эффективное покрытие сети более чем на 35%, обеспечив при этом практически полную связь между зонами, получающими питание.
Это предложение появилось на фоне активизации усилий Китая и США по созданию устойчивого присутствия человека и учёных на Луне, при этом южный полюс Луны становится основным пунктом назначения как для программы НАСА "Артемида", так и для китайской миссии "Чанъэ".
Этот регион считается особенно привлекательным, поскольку его возвышенные хребты получают длительное солнечное освещение, а в постоянно затенённых кратерах, как полагают, содержится водяной лед, что делает его ключевым местом для научных исследований, использования ресурсов на месте и развития будущих лунных баз.
Питание оборудования в постоянно затенённых областях Луны остается проблемой для будущих миссий, поскольку луноходы, работающие в этих кратерах, не могут полагаться на солнечные панели, а батареи могут не обеспечивать достаточную выносливость для длительных исследований.
Предлагаемая система будет использовать солнечные батареи на освещённых солнцем хребтах для генерации лазерных лучей, передающих энергию на установленные на марсоходе приёмники, которые преобразуют свет обратно в электричество.
Поверхность Луны. Фото китайской миссии "Чанъэ-3" 14 декабря 2013 года
Предложенная система будет основана на множестве взаимосвязанных станций, создавая сеть, которая позволит марсоходам перемещаться между зонами с электропитанием без необходимости использования больших бортовых батарей. Вместо выбора мест только на основе доступности солнечного света, исследователи Харбина использовали статистическое моделирование для определения наилучших точек развёртывания, обеспечивающих максимальное покрытие энергией и поддержание надежной сетевой связи.
Китайские исследователи заявили, что их оптимизационный подход позволит создать непрерывную и стабильную сеть лазерного питания. Для проверки концепции команда использовала данные лазерного высотомера лунного орбитального аппарата НАСА из района вокруг кратера Шеклтон, одного из важнейших мест для будущих лунных миссий.
