Кирпичи из реголита сохранят энергию во время лунной ночи

Ученые протестировали способность кирпичей из материала лунной поверхности, созданных по технологии 3D-печати, сохранять тепло. Исследования проводятся в рамках поиска источника электроэнергии во время длинных ночей для будущих обитателей постоянных баз на ближайшем к Земле космическом теле. Авторы называют предварительные результаты обнадеживающими: чуть более 2,5 кубических метров вещества должно хватить для генерации 115 ватт. Пресс-релиз приводится на сайте Европейского космического агентства.

В марте 2019 года президент США Дональд Трамп поставил главе NASA Джиму Брайденстайну задачу организовать полет американских астронавтов на Луну. Вице-президент США Майк Пенс также уточнял, что на этот раз американцы планируют остаться надолго, а не только повторить успехи полувековой давности.

Несмотря на то, что организация постоянно действующей лунной базы является логичным следующим шагом в исследовании космоса, сегодня еще нет полноценных решений многих проблем. Одна из ключевых задач — это обеспечение базы энергией, что особенно актуально в связи с характерной для Луны длительностью светлых и темных периодов, которые длятся до 14 земных суток. В такой ситуации невозможно опираться исключительно на солнечные батареи — требуется либо дополнительный источник энергии, либо эффективный способ ее запасания.

Самым главным ограничением при поиске любых решений в космосе выступает дороговизна поднятия грузов с поверхности Земли. В связи с этим желательно использовать как можно больше доступных на месте ресурсов, что исключает вариант с доставкой большого количества аккумуляторов для обеспечения электроэнергией.

Сотрудники компании Azimut Space совместно с учеными из Европейского космического агентства протестировали возможность использования для запасания энергии монолитных кирпичей, созданных из лунного реголита. Идея заключается в концентрации и сохранении энергии Солнца в виде тепла внутри массивного объекта, которое затем можно использовать непосредственно для отопления или для генерации электроэнергии посредством теплового двигателя.

В качестве исходного материала авторы использовали имитатор лунного реголита, который получен из земных пород, но по составу близок к доставленному с Луны веществу. Его истирали до достижения характерного для поверхности размера частиц, а затем изготавливали сплошной кирпич размером 14 на 8,5 на 5 сантиметров, то есть слегка меньше обычного строительного кирпича.

«Любая используемая на Луне технология столкнется с исключительно суровыми условиями: длинными ночами, перепадами температур от −173 до 127 градусов Цельсия и экстремально низким давлением. Мы воспроизвели эти условия с наилучшей доступной точностью для создания луноподобной среды для нашего кирпича, — рассказал руководитель проекта Лука Целотти (Luca Celotti) из Azimut Space. — Использование лунного реголита для хранения тепла на Луне предоставляет нам обилие готового к использованию материала, то есть космическим путешественникам не понадобится многое брать с Земли. В перспективе это позволит реализовать более амбициозные космические миссии».

Авторы предложили использовать для концентрации и первичной транспортировки энергии волноводы, вырабатывать электроэнергию двигателем Стирлинга, а градиент температуры создавать за счет радиатора, расположенного в открытом космосе. Дополнительный ток энергии по системе предполагается обеспечить за счет тепловых трубок и петель. Оценки исследователей показывают, что масштабирование системы позволит получать около 115 ватт с рабочего тела объемом чуть более 2,5 кубических метров, что является хорошим результатом по их словам.

Ранее ученые на 3D-принтере напечатали инструменты из реголита, а также использовали солнечный свет для создания кирпичей из него. Про возможности 3D-печати за пределами Земли мы писали в материале «В космос со своим принтером».

Тимур Кешелава