Освещение затенённых кратеров Луны

Освещение затенённых кратеров
На этой иллюстрации показан солнечный отражатель на краю кратера, который может доставлять солнечную энергию туда, где она необходима, на дно постоянно затенённых полярных кратеров на Луне. Авторы и права: Texas A&M Engineering.

Полярные регионы Луны являются домом для постоянно затенённых кратеров. В этих кратерах находится древний лёд, и присутствие на Луне означает, что эти отложения водяного льда являются ценным ресурсом. Астронавты, вероятно, будут использовать солнечную энергию для работы в этих кратерах и сбора воды, но Солнце там никогда не светит.

Какое решение? По мнению одной группы исследователей, на краю кратера можно расположить солнечный отражатель, а в самом кратере – коллектор. На Луне много солнечной энергии. Но не всегда и не везде. На дне самых глубоких кратеров, ближайших к полюсам, солнечноого света нет.

Исследователи из Техасского департамента аэрокосмической техники A&M ожидают будущих миссий к постоянно затенённым кратерам Луны для сбора водных ресурсов. Они работают с Исследовательским центром НАСА в Лэнгли над отражателями, которые можно будет установить на краю кратера. В сочетании с приёмником где-то внутри кратера солнечная энергия может доставляться туда, где она необходима.

Доктор Даррен Хартл – доцент кафедры аэрокосмической техники Техасского университета A&M. Он возглавляет группу исследователей, работающих над солнечными отражателями.

“Если вы разместите отражатель на краю кратера и у вас есть коллектор в центре кратера, который получает свет от Солнца, вы сможете использовать солнечную энергию”, – сказал Хартл. “Итак, в каком-то смысле вы перенаправляете свет Солнца в кратер”.

Хотя они всё ещё находятся на ранних стадиях своих исследований, компьютерные модели показывают, что параболический отражатель передаёт оптимальное количество света на дно кратера. Параболические конструкции часто встречаются в различных устройствах, таких как телескопы, микрофоны и автомобильные фары. Здесь, на Земле, также работают солнечные параболические отражатели.

Параболические тарелки распространены на Земле. Здесь мы можем сделать их любого размера и построить там, где нам нужно. Но на Луне все усилия иные. Каждый килограмм, который мы запускаем в космос, стоит дорого. Цель исследователей – создать отражатель, достаточно маленький, чтобы его можно было доставить на Луну, и достаточно большой, чтобы он отражал достаточно энергии.

Затенённый кратер
Затенённый кратер на Луне и будущая колония. Авторы и права: NASA.

Исследователи работают с самоморфирующимся материалом, разработанным Хартлом и другими инженерами из Техасского университета A&M. Самоморфирующиеся материалы основаны на природных материалах, которые превращают материю в сложные поверхности. Они могут менять форму в зависимости от окружающей среды. К ним относятся мышцы, сухожилия и растительные ткани.

“Во время космических полётов астронавтам может потребоваться развернуть большой параболический отражатель из относительно небольшой и лёгкой системы. Вот тут-то мы и вступаем в игру”, – сказал Хартл. “Мы рассматриваем возможность использования материалов с памятью формы, которые будут менять форму отражателя в ответ на изменения температуры системы”.

Доктор Хартл специализируется на современных многофункциональных материалах. В Texas A&M его команда занимается различными проектами: от самоскладывающихся конструкций на основе оригами до саморегулирующихся трансформирующихся радиаторов для космических кораблей и усовершенствованных приводов для самолётов, вдохновлённых птицами. Он также имеет более чем десятилетний опыт работы с самоморфирующими структурами и сплавами с памятью формы (SMA).

Одна из трудностей работы на Луне – резкие перепады температур между днём ​​и ночью. На экваторе температура может достигать 121 °C, что намного выше, чем где-либо на Земле. Но ночью температура резко падает до -133 °C. Постоянные тени в глубоких полярных кратерах Луны способствуют понижению температуры до -250 °C.

Артемида
Астронавты, работающие на Луне во время лунной миссии “Артемида”. Авторы и права: NASA.

У Хартла есть опыт разработки материалов, учитывающих такие резкие колебания температуры. Он возглавляет лабораторию оптимизации многофункциональных материалов и аэрокосмических конструкций (M2AESTRO) в Техасском университете A&M.

“Предлагаемые нами решения включают в себя металлы, меняющие форму, которые регулируют своё собственное теплоотведение в зависимости от того, насколько они горячие или холодные, поэтому это решает проблему для нас”, – сказал Хартл в 2019 году.

Луна – следующий рубеж обитания человека. Там будут жить и работать космонавты, а вода является жизненно важным ресурсом. Не только для питья, её также можно расщепить на кислород для дыхания и водород для топлива. Учёные не уверены, сколько там водяного льда, но его достаточно, чтобы быть полезным.

Добыча и управление этим ресурсом будут иметь решающее значение для успеха “Артемиды” и других усилий по исследованию Луны. Для эффективного выполнения этой задачи потребуются передовые решения, разработанные специально для лунной среды и самоморфирующиеся материалы могут сыграть важную роль.

Оставьте комментарий