Солнечные панели из лунного песка: энергия Луны для покорения космоса

Исследование, опубликованное в журнале Device, представляет прорывной подход к решению одной из ключевых проблем освоения космоса — обеспечения надежными и экономичными источниками энергии. Ученые из Потсдамского университета (Германия) под руководством Феликса Лэнга разработали солнечные элементы на основе искусственной лунной пыли, которые не только эффективно преобразуют солнечный свет в энергию, но и обладают высокой устойчивостью к космической радиации.

Проблема традиционных космических солнечных панелей

Современные солнечные элементы, используемые в космосе, демонстрируют высокий КПД (30–40%), но их применение сопряжено с существенными ограничениями. Они требуют тяжелых защитных покрытий (стекло или толстая фольга), что значительно увеличивает стоимость их доставки на орбиту или Луну. Транспортировка таких материалов становится серьезным экономическим барьером для масштабных космических миссий и создания лунных баз.

Инновационный подход: замена земных материалов лунным реголитом

Команда Лэнга предложила радикальное решение: использовать доступные на Луне ресурсы вместо доставки материалов с Земли. Лунный реголит — рыхлый поверхностный слой породы — был переработан в стекло, которое заменило традиционные защитные покрытия. Это позволило сократить массу транспортируемых материалов на 99,4%, а стоимость их перевозки — на 99%.

Технология изготовления и преимущества

Для создания солнечных элементов исследователи расплавили имитатор лунной пыли, получив лунное стекло, и интегрировали его с перовскитными кристаллами. Перовскиты были выбраны благодаря их высокой эффективности, простоте производства и низкой стоимости. Полученные элементы показали КПД около 10%, но теоретически его можно повысить до 23% за счет оптимизации прозрачности стекла.

Ключевые преимущества новых элементов:

• Устойчивость к радиации: Лунное стекло естественным образом содержит примеси, придающие ему коричневатый оттенок. Это не только стабилизирует материал, но и предотвращает его дальнейшее потемнение под воздействием космического излучения.
• Энергоэффективность: На каждый грамм доставленного материала новые панели производят в 100 раз больше энергии, чем традиционные аналоги.
• Простота производства: Лунное стекло можно изготавливать прямо на Луне с использованием концентрированного солнечного света для плавления реголита, без сложной очистки.

Вызовы и дальнейшие шаги

Несмотря на успехи, технология сталкивается с рядом трудностей:

• Особенности лунных условий: Низкая гравитация может повлиять на формирование стекла, а вакуум исключает использование стандартных растворителей для обработки перовскитов.
• Термическая стабильность: Резкие перепады температур на Луне могут ухудшить долговечность материалов.

Для проверки жизнеспособности технологии команда планирует провести эксперимент непосредственно на Луне, чтобы оценить работу элементов в реальных условиях.

Перспективы для лунных миссий

Это исследование открывает новые возможности для устойчивого освоения космоса. Использование лунных ресурсов (реголита) для производства энергии снижает зависимость от земных поставок и делает лунные базы более автономными. Как отмечает Лэнг, лунная пыль уже рассматривается как сырье для топлива, строительных материалов, а теперь — и для солнечных панелей, что может стать основой для энергоснабжения будущих лунных поселений.

Работа демонстрирует, как инновационные материалы и локальное производство способны трансформировать космическую индустрию, делая дальние миссии более осуществимыми и экономически выгодными.