Chińscy badacze opracowali koncepcję sieci stacji laserowych, które miałyby dostarczać energię łazikom na Księżycu.
Jeszcze ponad sto lat temu Nikola Tesla snuł wizję bezprzewodowego przesyłania energii elektrycznej. Na Ziemi nigdy nie udało się jej zrealizować na szeroką skalę. Teraz chińscy naukowcy uważają, że pierwszy praktyczny test tego pomysłu może odbyć się… na Księżycu.
Badacze opracowali koncepcję sieci stacji laserowych. Miałyby dostarczać energię łazikom eksplorującym wiecznie zacienione kratery w okolicach południowego bieguna Srebrnego Globu. Jeśli projekt okaże się wykonalny, może stać się jednym z kluczowych elementów przyszłych baz księżycowych.
Lasery zamiast kabli i ciężkich akumulatorów
Problem z eksploracją południowego bieguna Księżyca polega na niezwykłym ukształtowaniu terenu. Wysokie grzbiety kraterów są niemal nieprzerwanie oświetlane przez Słońce, natomiast ich wnętrza pozostają pogrążone w wiecznym cieniu.
To właśnie tam naukowcy spodziewają się znaleźć znaczne ilości lodu wodnego. Może stać się on bezcennym zasobem dla przyszłych misji załogowych. Jednocześnie brak światła uniemożliwia skuteczne wykorzystanie paneli słonecznych przez łaziki pracujące na dnie kraterów.
Chińscy badacze z Harbin Institute of Technology proponują rozwiązanie tego problemu poprzez rozmieszczenie na oświetlonych szczytach stacji wyposażonych w panele fotowoltaiczne. Wytwarzana energia miałaby być zamieniana na wiązkę lasera. A następnie przesyłana do odbiorników znajdujących się na łazikach, gdzie ponownie zostałaby przekształcona w energię elektryczną.
Sieć laserowa zwiększa zasięg misji
Opisany w czasopiśmie Journal of Deep Space Exploration projekt zakłada budowę całej sieci współpracujących ze sobą stacji. Dzięki temu łaziki mogłyby przemieszczać się pomiędzy kolejnymi obszarami zasilania bez konieczności przewożenia dużych akumulatorów.
Naukowcy nie ograniczyli się jedynie do wskazania miejsc o najlepszym nasłonecznieniu. Przy pomocy modeli statystycznych wyznaczyli optymalne lokalizacje dla stacji, aby jednocześnie maksymalizować zasięg przesyłu energii oraz zapewnić ciągłość działania całej sieci.
Symulacje wykazały, że przesunięcie lokalizacji poszczególnych stacji nawet o około 100 metrów pozwala zwiększyć efektywny obszar działania o ponad 35 procent.
Jeszcze bardziej imponująco wygląda poprawa spójności całej infrastruktury. Pokrycie terenu wzrosło z około 18 do ponad 24 procent. A połączenie poszczególnych stref zasilania zwiększyło się z niespełna 40 do niemal 100 procent.
Prawie 100 watów energii z odległości 5 kilometrów
Badacze przeprowadzili również symulacje wydajności systemu. Przy odległości około 5 kilometrów laser miałby dostarczać do odbiornika około 371 watów mocy optycznej. To po konwersji dawałoby około 98 watów energii elektrycznej.
Według autorów badań taka ilość energii wystarczyłaby do zasilania księżycowego łazika prowadzącego prace badawcze w permanentnie zacienionych rejonach.
Do opracowania modelu wykorzystano szczegółowe dane topograficzne zebrane przez instrument Lunar Orbiter Laser Altimeter należący do NASA. Analizie poddano okolice krateru Shackleton, uznawanego za jedno z najważniejszych miejsc przyszłej eksploracji południowego bieguna Księżyca.
Chiny i USA coraz mocniej rywalizują o Księżyc
Projekt pojawia się w momencie, gdy wyścig o budowę stałej infrastruktury na Księżycu nabiera tempa. Zarówno amerykański program Artemis, jak i chiński program Chang’e koncentrują się właśnie na południowym biegunie.
To miejsce oferuje niemal ciągły dostęp do energii słonecznej na wyniesionych grzbietach oraz potencjalne zasoby lodu wodnego w zacienionych kraterach. Połączenie obu tych elementów może umożliwić powstanie pierwszych długoterminowych baz księżycowych.
Chińscy naukowcy zapowiadają, że kolejnym etapem badań będzie połączenie przesyłania energii i komunikacji w jednej wiązce laserowej. Oznacza to, że ten sam laser mógłby jednocześnie zasilać łaziki oraz zapewniać szybkie przesyłanie danych z miejsc, gdzie tradycyjna łączność jest utrudniona.
Jeżeli technologia zostanie potwierdzona w praktyce, może stać się jednym z fundamentów przyszłej eksploracji Księżyca. Jednocześnie będzie najbliższym spełnieniem wizji bezprzewodowego przesyłu energii, o której Nikola Tesla marzył już na początku XX wieku.