На Луне есть места, куда солнечный свет практически не заглядывает. Постоянно затенённые кратеры у южного полюса считаются одними из самых интересных для будущих миссий: там, по мнению учёных, могут скрываться запасы водяного льда. Но именно тьма делает эти районы крайне неудобными для работы. Солнечные батареи там бесполезны, а тяжёлые аккумуляторы сильно ограничивают время работы роверов.
Китайские исследователи из Харбинского политехнического института предложили решение: передавать энергию с помощью лазеров. Солнечные станции, установленные на освещённых гребнях кратеров, будут генерировать лазерные лучи и направлять их к приёмникам на роверах, работающих в тени. Таким образом Луна может стать первым местом, где беспроводная передача энергии будет применяться на практике.
Как может работать лунная лазерная энергосеть
В рецензируемой статье, опубликованной в Journal of Deep Space Exploration, учёные представили оптимизированную схему размещения лазерных передающих станций. Исследование провели специалисты Харбинского политехнического института, которые также связаны с Национальной ключевой лабораторией лазерной пространственной информации и Национальной ключевой лабораторией аэрокосмических механизмов.
Вместо того чтобы просто ставить станции там, где больше всего солнца, исследователи использовали статистическое моделирование. Они искали такие точки, которые дают максимальную зону покрытия и при этом обеспечивают хорошую связность сети. По расчётам, смещение станций всего примерно на 100 метров увеличивало эффективную зону покрытия более чем на 35 процентов, а области питания становились почти полностью связанными.
Система предполагает несколько взаимосвязанных станций. Роверы смогут перемещаться между зонами действия лазеров, не полагаясь на крупные бортовые батареи. Солнечные панели на освещённых вершинах преобразуют свет в лазерное излучение, а приёмники на роверах снова превращают его в электричество.
Испытания на данных кратера Шеклтон
Чтобы проверить идею, команда использовала данные NASA — измерения лазерного высотомера Lunar Orbiter Laser Altimeter в районе кратера Шеклтон. Этот кратер считается одним из ключевых объектов для будущих лунных баз.
Моделирование показало: эффективное покрытие энергией выросло примерно с 18 до более чем 24 процентов. Связность регионов улучшилась с менее 40 процентов почти до 100 процентов. Даже на расстоянии около пяти километров система, по расчётам, могла бы обеспечивать достаточную мощность для работы роверов в постоянно затенённых зонах.
Почему это важно
Южный полюс Луны сегодня стал главной целью и для программы Artemis NASA, и для китайских миссий «Чанъэ». Освещённые гребни дают почти непрерывный доступ к солнечной энергии, а тёмные кратеры обещают ресурсы. Если лазерная энергосеть окажется жизнеспособной, она поможет решить одну из самых сложных инфраструктурных задач будущих лунных станций — надёжное энергоснабжение в местах, куда свет не доходит.
Исследователи подчёркивают: их работа может стать основой для проектирования энергетической инфраструктуры будущих лунных баз. Пока это только расчёты и модели, но направление выглядит перспективным. В условиях, когда и Китай, и США стремятся закрепиться на южном полюсе, такие технологии могут сыграть важную роль в долгосрочном присутствии человека на Луне.
