Мы знаем, что на Луне есть водяной лед с 1998 года. Эти большие залежи находятся в постоянно затененных кратерах вокруг полярного региона. Проблема в том, как его получить, поскольку затененные кратеры — не лучшее место для работы транспортных средств на солнечных батареях. Группа инженеров разработала конструкцию транспортного средства для добычи льда, работающего на америции-241. С периодом полураспада 432 года этот элемент является идеальным источником энергии для транспортного средства, которое может работать в темноте в течение нескольких десятилетий.
Лед в полярных регионах Луны имеет жизненно важное значение для наших будущих космических исследований, не только для посещения Луны, но и для того, чтобы размять ноги в Солнечной системе. Считается, что это древний материал, отложенный кометами или образованный при взаимодействии с солнечным ветром. Доставка материалов на Луну обходится дорого, поэтому сбор на месте гораздо эффективнее. Лед на Луне может обеспечить питьевую воду, кислород для расщепления и даже водород для ракетного топлива. Исследования показывают, что на лунных полюсах отложено около 600 миллиардов килограммов льда.
Проблема, с которой столкнутся будущие миссии по сбору урожая на Луне, заключается в том, что операции в постоянно затененных регионах (или PSR, как их называют) не могут быть обеспечены питанием от солнечных панелей, как это часто бывает. Окружающая среда также холодная, в районе 40К, то есть -233?C, и при таких температурах требуются особые соображения по питанию.
Группа исследователей изучает использование радиоизотопных энергетических систем (РЭС) для обеспечения тепловых и электрических энергетических систем. Эти энергетические системы уже использовались во время миссий в дальнем космосе, например, Voyager и New Horizons. Они работают, генерируя электроэнергию с использованием тепла, выделяющегося при естественном распаде радиоактивного изотопа, обычно плутония-238.
Команда под руководством Марцио Маццотти из Университета Лестера исследовала ледовый ровер, использующий энергию, вырабатываемую радиоактивным распадом америция-241. Его период полураспада составляет 432 года, что означает, что для распада половины образца америция требуется 432 года. За это время половина атомов в веществе превратится в другой элемент. Использование этого источника энергии обеспечит стабильное электроснабжение ледового ровера в темноте лунных полярных кратеров на десятилетия.
Использование радиоизотопной энергетической системы не является чем-то новым, однако команда пришла к идее, что избыточное тепло, которое не используется, может быть использовано для термической добычи льда из образцов лунного материала. Марсоход будет оснащен сублимационной пластиной, которая превратит любые ледяные отложения в газ, который будет собираться в холодной ловушке.
Команда разработала модель своей системы терморегулирования и испытала ее на ледяном реголите (мелкопыльная лунная поверхность) с содержанием водяного льда 0-10 об. %. Их моделирование показало, что можно добывать лед с помощью термических методов в PSR Луны, используя луноход с двигателем RPS (мне пришлось очень сосредоточиться, когда я писал это предложение!).
Источник: Лунный вездеход для добычи льда с использованием систем электропитания на радиоизотопе америция-241
