Репортаж от Wedoany，Исследователи из Харбинского политехнического университета предложили новую схему электропитания луноходов, позволяющую им исследовать кратеры без необходимости использования длинных кабелей или громоздких аккумуляторов. Схема ориентирована на южный полюс Луны, используя особенность высоких краев местных кратеров, которые могут получать почти непрерывный солнечный свет, в то время как близлежащие кратеры вечной тени находятся в темноте и, как полагают, содержат значительные запасы водяного льда.
В рецензируемом исследовании, опубликованном в журнале «Исследования дальнего космоса», группа ученых Харбинского политехнического университета предложила стратегию оптимизированного развертывания сети лазерной передачи энергии для лунной поверхности. Исследователи считают, что луноходы, работающие в этих темных кратерах, могут получать энергию от лазерных лучей, генерируемых солнечными электростанциями, развернутыми на близлежащих освещенных солнцем вершинах, без необходимости носить с собой громоздкие аккумуляторные системы. Исследование возглавляется учеными Харбинского политехнического университета, которые также работают в Государственной ключевой лаборатории лазерной космической информации и Государственной ключевой лаборатории аэрокосмических аппаратов. Исследование показывает, что перемещение лазерных передающих станций примерно на 330 футов (около 100 метров) может увеличить эффективную зону покрытия сети более чем на 35%, при этом зоны электропитания становятся почти полностью связанными.
Электроснабжение оборудования в зонах вечной тени Луны является главной проблемой для будущих миссий. Луноходы в этих зонах не могут полагаться на солнечные батареи, а аккумуляторы могут не обеспечить достаточную автономность. Предлагаемая система будет использовать массивы солнечных батарей на освещенных солнцем гребнях для генерации лазерных лучей, которые будут передаваться на приемники, установленные на луноходах, преобразуя световую энергию в электрическую. Система основана на сети из нескольких взаимосвязанных станций, позволяющей луноходам перемещаться между зонами электропитания. Исследователи использовали статистические модели для определения оптимальных точек развертывания с целью максимизации покрытия энергией и поддержания связности сети.
Для проверки концепции команда использовала данные лазерного высотомера лунного орбитального аппарата Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) в районе кратера Шеклтон. Модель показала, что эффективное покрытие энергией увеличилось с почти 18% до более чем 24%, а связность зон повысилась с менее чем 40% до почти 100%. Моделирование показало, что на расстоянии около 3 миль (около 4,8 км) система все еще может обеспечивать достаточную мощность для поддержки работы луноходов в зонах вечной тени Луны.
Это предложение появилось в то время, когда Китай и США активизируют усилия по созданию постоянного присутствия на Луне. Южный полюс Луны стал главной целью программы «Артемида» Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) и китайской миссии «Чанъэ». Спустя более полувека после завершения эпохи «Аполлон» между Китаем и США развернулась новая лунная гонка. График пилотируемой высадки на Луну Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) был перенесен с 2027 на 2028 год, в то время как Китай четко заявил о намерении осуществить пилотируемую высадку на Луну до 2030 года. Аналитики считают, что обе стороны достигли паритета в разработке ключевых компонентов, таких как ракеты-носители, пилотируемые космические корабли и лунные посадочные модули. И Китай, и США нацеливают свои посадки на южный полюс Луны, где в зонах вечной тени находятся богатые запасы водяного льда, которые можно преобразовать в питьевую воду, кислород и ракетное топливо.
В более широком контексте генеральный директор SpaceX Илон Маск недавно в одном интервью предложил стратегию продвижения человечества к многопланетному образу жизни путем перехода на более высокий уровень по шкале Кардашева. Шкала Кардашева измеряет уровень технологического развития цивилизации, основываясь на способности использовать энергию. План Маска включает: в краткосрочной перспективе — решение энергетических проблем Земли с помощью спутников Starlink V3 и космических центров обработки данных ИИ; в среднесрочной перспективе — создание базы на Луне и спутниковых заводов, использующих низкую гравитацию и отсутствие атмосферы для запуска спутников ИИ в глубокий космос с помощью электромагнитных пушек; в долгосрочной перспективе — терраформирование Марса. Электроснабжение лунной базы, будь то китайская лунная научная станция или планируемый SpaceX лунный завод, сталкивается с проблемой длительного и эффективного энергоснабжения в зонах вечной тени. Лазерная беспроводная передача энергии считается одним из признанных отраслью решений. После того как стабильная беспроводная передача энергии на расстояние в несколько километров по лунной поверхности будет реализована, это заложит технологическую основу для передачи энергии в гораздо более широких космических масштабах.
