(Ronald Neale) In weniger als drei Jahren werden Astronauten dorthin zurückkehren der Mond Zum ersten Mal seit der Apollo-Ära. Im Rahmen des Artemis-Programms besteht der Zweck nicht nur darin, bemannte Missionen zurück zur Mondoberfläche zu schicken, um sie zu erkunden und Proben zu sammeln.
Diesmal geht es auch um den Aufbau lebenswichtiger Infrastruktur (wie z Mondtor und ein Basislager ), die eine „nachhaltige Monderkundung“ ermöglichen wird.
Eine wesentliche Voraussetzung für diesen ehrgeizigen Plan ist die Stromversorgung, die in Regionen wie der schwierig sein kann Südpol-Aitken-Becken – eine von Kratern übersäte Region, die permanent im Schatten liegt.
Um dieses Problem anzugehen, hat ein Forscher des NASA Langley Research Center namens Charles Taylor ein neuartiges Konzept namens „ Lichtbändiger .' Mithilfe einer Teleskopoptik würde dieses System das Sonnenlicht auf dem Mond einfangen und verteilen.
Das Light Bender-Konzept war einer von 16 Vorschlägen, die für Phase I des Projekts ausgewählt wurden 2021 NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)-Programm, das von der NASA überwacht wird Direktion für Weltraumtechnologiemissionen (STMD).
Wie bei früheren NIAC-Einreichungen repräsentieren die ausgewählten Vorschläge ein breites Spektrum innovativer Ideen, die dazu beitragen könnten, die Weltraumforschungsziele der NASA voranzutreiben.
In diesem Fall geht der Light Bender-Vorschlag auf die Bedürfnisse von Astronauten ein, die Teil der Artemis-Missionen und der „ Langfristige Präsenz des Menschen auf der Mondoberfläche ', das wird folgen.
Der Entwurf für Taylors Konzept wurde vom Heliostat inspiriert, einem Gerät, das sich so anpasst, dass es die scheinbare Bewegung der Sonne am Himmel ausgleicht, sodass es weiterhin Sonnenlicht in Richtung eines Ziels reflektiert.
Im Fall des Light Bender werden Cassegrain-Teleskopoptiken verwendet, um Sonnenlicht einzufangen, zu konzentrieren und zu fokussieren, während eine Fresnel-Linse verwendet wird, um Lichtstrahlen für die Verteilung auf mehrere Quellen in Abständen von 1 Kilometer (0,62 Meilen) oder mehr auszurichten. Dieses Licht wird dann von Photovoltaikanlagen mit einem Durchmesser von 2 bis 4 Metern (~6,5 bis 13 Fuß) empfangen, die das Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln.
Zusätzlich zu Lebensräumen ist der Light Bender in der Lage, Kryo-Kühleinheiten und mobile Anlagen wie Rover mit Strom zu versorgen.
Diese Art von Array könnte auch eine wichtige Rolle bei der Schaffung lebenswichtiger Infrastruktur spielen, indem es ISRU-Elemente (In-Situ Resource Utilization) mit Strom versorgt, z. B. Fahrzeuge, die lokales Regolith für die Verwendung in 3D-Druckermodulen sammeln (die es nutzen werden). Oberflächenstrukturen aufbauen).
Wie Taylor in seiner NIAC Phase I beschrieben hat Vorschlagserklärung : „Dieses Konzept ist Alternativen wie dem höchst ineffizienten Laser Power Beaming überlegen, da es Licht nur einmal in Elektrizität umwandelt, und gegenüber herkömmlichen Energieverteilungsarchitekturen, die auf masseintensiven Kabeln basieren.“ „Das Wertversprechen von Light Bender ist eine etwa fünffache Massenreduzierung im Vergleich zu herkömmlichen technologischen Lösungen wie Laser Power Beaming oder einem auf Hochspannungskabeln basierenden Verteilungsnetz.“
Der vielleicht größte Vorteil eines solchen Systems ist jedoch die Art und Weise, wie es Energiesysteme auf dauerhaft beschattete Krater auf der Mondoberfläche verteilen kann, die in der südlichen Polarregion des Mondes häufig vorkommen.
In den kommenden Jahren hoffen mehrere Weltraumagenturen – darunter die NASA, die ESA, Roscomos und die China National Space Agency (CNSA) – aufgrund des Vorhandenseins von Wassereis und anderen Ressourcen, in dem Gebiet langfristige Lebensräume zu schaffen.
Das Leistungsniveau, das das System liefert, ist auch mit dem Kilopower-Konzept vergleichbar, einem vorgeschlagenen Kernspaltungs-Energiesystem, das langfristige Aufenthalte auf dem Mond und anderen Himmelskörpern ermöglichen soll.
Berichten zufolge wird dieses System eine Leistungskapazität von 10 Kilowatt-elektrischer Leistung (kWe) liefern – das Äquivalent von tausend Watt elektrischer Leistung.
„Im ursprünglichen Entwurf fängt der Hauptspiegel das Äquivalent von fast 48 kWe Sonnenlicht ein.“ schreibt Taylor. „Die elektrische Leistung des Endverbrauchers hängt von der Entfernung von der primären Sammelstelle ab, aber Analysen auf der Rückseite deuten darauf hin, dass im Umkreis von 1 km mindestens 9 kWe Dauerstrom verfügbar sein werden.“
Darüber hinaus betont Taylor, dass die Gesamtenergiemenge, die das System erzeugen kann, skalierbar ist.
Im Grunde kann es durch einfaches Ändern der Größe des primären Sammelelements, der Größe der Empfängerelemente, des Abstands zwischen den Knoten oder einfach durch Erhöhen der Gesamtzahl der Sonnenlichtkollektoren auf der Oberfläche erhöht werden. Mit der Zeit und wenn einer Region mehr Infrastruktur hinzugefügt wird, kann das System skaliert werden, um sich anzupassen.
Wie alle Vorschläge, die für Phase I des NIAC-Programms 2021 ausgewählt wurden, erhält Taylors Konzept einen NASA-Zuschuss von bis zu 125.000 US-Dollar.
Alle Phase-I-Stipendiaten befinden sich nun in einer ersten neunmonatigen Machbarkeitsstudienphase, in der die Designer verschiedene Aspekte ihrer Entwürfe bewerten und vorhersehbare Probleme angehen werden, die sich auf den Betrieb der Konzepte auswirken könnten, sobald sie im Südpol-Aitken-Becken in Betrieb sind.
Taylor wird sich insbesondere darauf konzentrieren, wie die optische Linse auf der Grundlage verschiedener Designs, Materialien und Beschichtungen verbessert werden könnte, die zu akzeptablen Lichtausbreitungsniveaus führen würden.
Er wird auch prüfen, wie die Linse so gestaltet werden könnte, dass sie sich autonom entfalten kann, sobald sie die Mondoberfläche erreicht. Mögliche Methoden für den autonomen Einsatz werden Gegenstand nachfolgender Studien sein.
Im Anschluss an die Design-/Machbarkeitsstudie wird eine Bewertung architektonischer Alternativen für Light Bender im Kontext einer Mondbasis durchgeführt, die sich während anhaltender Mondoberflächenoperationen in der Nähe des Südpols des Mondes befindet.
Der Hauptvorteil wird die Minimierung der Landmasse sein. Es werden Vergleiche mit bekannten Energieverteilungstechnologien wie Kabeln und Laserleistungsstrahlen durchgeführt.
Nach Abschluss dieser Machbarkeitsstudien können sich der Light Bender und andere Phase-I-Stipendiaten für Phase-II-Stipendien bewerben. Jenn Gustetic, Direktorin für Frühphaseninnovationen und Partnerschaften im Space Technology Mission Directorate (STMD) der NASA, sagte:
„Es ist bekannt, dass NIAC-Stipendiaten große Träume haben und Technologien vorschlagen, die an Science-Fiction grenzen und sich von der Forschung unterscheiden, die von anderen Agenturprogrammen finanziert wird.“ „Wir gehen nicht davon aus, dass sie alle Früchte tragen, sind uns aber bewusst, dass die Bereitstellung einer kleinen Startkapitalfinanzierung für die frühe Forschung der NASA auf lange Sicht große Vorteile bringen könnte.“
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Universum heute . Lies das originaler Artikel .