Лунные поселения: роль термоэлектроэнергии в их становлении

Как термоэлектрические генераторы (ТЭГ) могут стать основой будущих лунных поселений? Этот вопрос стал центральным для недавнего исследования, опубликованного в журнале Acta Astronautica. Команда южнокорейских ученых представила инновационный подход к повышению энергоэффективности и надежности ТЭГ в экстремальных условиях Луны. Результаты их работы могут стать бесценным руководством для планировщиков миссий, инженеров и будущих покорителей космоса, готовящих человечество к освоению Луны и дальнего космоса.

Исследователи начали с детального анализа работы новой системы ТЭГ на лунной поверхности. Особое внимание было уделено колоссальным перепадам температур между лунным днем (до +121°C) и лунной ночью (до -133°C). Предыдущие гипотезы предполагали, что именно эти резкие температурные колебания могут повысить эффективность ТЭГ, работающих в так называемом «переходном режиме».

Основной целью исследования стало изучение того, как системы с тепловым накоплением (HS), или, как их еще называют, системы с множественными накопителями тепла, могут обеспечить работу ТЭГ в переходном режиме в лунных условиях. Эксперименты показали, что применение системы с несколькими накопителями тепла на Луне позволило увеличить выработку электроэнергии на впечатляющие 48,9%. Это подтверждает, что значительные температурные перепады действительно благоприятно влияют на работу ТЭГ и, следовательно, на жизнеспособность долгосрочных лунных поселений.

В самой работе подчеркивается: «Глубокое освоение космоса, включая создание человеческих баз на Луне и Марсе, вызывает огромный интерес во всем мире. Как отмечают специалисты, пилотируемые лунные базы, подобные тем, что планируются в рамках программы «Артемида», являются неотъемлемым этапом освоения дальнего космоса, служа отправной точкой для будущих миссий в Солнечной системе. Поэтому обеспечение достаточного энергоснабжения для таких баз стало ключевым аспектом данного исследования».

Авторы также рассмотрели альтернативные источники энергии, такие как радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ). Однако они не рекомендуют их для долгосрочных миссий из-за естественного распада радиоактивных изотопов. Несмотря на это, РИТЭГ успешно применялись в прошлом, например, на приборах, оставленных на Луне во время миссий «Аполлон», а также используются на марсоходах Curiosity и Perseverance.

NASA планирует использовать РИТЭГ и в будущей миссии Dragonfly, намеченной на июль 2028 года. Исследователи также кратко упомянули о потенциале солнечной и ядерной энергии для лунных миссий, отмечая, что ядерные реакторы уже предлагались для использования на лунной поверхности.

Программа «Артемида», направленная на создание постоянного присутствия человека на Луне, делает это исследование особенно актуальным. Развитие новых технологий для лунной поверхности не только обеспечит долгосрочное пребывание людей на Луне, но и заложит основу для будущих пилотируемых миссий на Марс, в соответствии с концепцией NASA «Луна на Марс». Более того, наличие надежного источника энергии на Луне снизит необходимость доставки энергоносителей с Земли, что соответствует принципам использования местных ресурсов (ISRU) — ключевому фактору успешных космических миссий. В данном случае, ТЭГ эффективно используют широкий диапазон температур лунной поверхности для генерации энергии.

Источник: linkedin.com