Инновационная система химического обогрева согреет посадочные модули лунной ночью
Когда температура ночью на Луне опускается до -200 °C, создаются крайне неблагоприятные условия для электроники. Компания Masten, занимающаяся космическими технологиями, разработала новый способ решения этой проблемы в виде своей системы Nighttime Integrated Thermal and Electricity (NITE), которая использует химические реакции для поддержания тепла электроники спускаемого аппарата.
Хотя Луна находится недалеко от Земли, она кардинально отличается от нашей планеты. Там только одна шестая силы тяжести, мало воды в тени полярных кратеров или запертой в скалах, почва состоит из невероятно абразивных частиц, которые прилипают ко всем видам материалов благодаря статическому электричеству, поверхность постоянно бомбардируется космическими лучами, а атмосфера фактически отсутствует.
Кроме того, на Луне также имеют место экстремальные перепады температуры. Днем там может быть выше + 100 градусов по Цельсию, а ночью достигать 200 градусов ниже нуля.
Это означает, что космический аппарат на Луне в течение 14-дневной ночи имеет очень высокую вероятность того, что его батареи и электроника замерзнут без возможности восстановления.
С 1960-х годов космические инженеры столкнулись с двумя альтернативами. Им нужно было либо построить космический корабль, который продержится не более 14 дней солнечного света, и смириться с тем, что лунную ночь он не переживет, либо работать над тем, чтобы согреть его до восхода солнца.
Обычный метод нагрева, используемый американскими, российскими и китайскими миссиями, заключался в оснащении спускаемых аппаратов радиоизотопными термоэлектрическими генераторами (РИТЭГ), которые используют распад радиоактивных элементов для получения тепла, а иногда и электроэнергии.
Более поздней альтернативой было использование литий-ионных или щелочных батарей, которые могут удерживать большой электрический заряд. Они не так эффективны, как РИТЭГ, требуют больших аккумуляторных батарей, а также системы для циркуляции тепла и должны заряжаться с помощью солнечных батарей каждый день, но они дешевле, не связаны с проблемами нехватки ядерного топлива или радиации.
Обновленная вариация системы подогрева от Masten, NITE использует другой подход к проблеме нагревания. Металлы и оставшийся окислитель из двигательной установки космического корабля используются для генерации экзотермической химической реакции для производства тепла и энергии в течение лунной ночи.
В течение дня система отключается для предотвращения перегрева.
По словам ученых, NITE имеет преимущество в том, что производит больше тепла, чем эквивалентная аккумуляторная система при 1900 ватт-часах на килограмм, но при этом она в семь раз легче.
NITE может нагревать посадочные модули и другие корабли или оборудование более года с достаточным количеством бортового окислителя или кислорода из лунной воды, и при этом он примерно на 50 миллионов долларов дешевле, чем РИТЭГ, и на 10 миллионов долларов дешевле с точки зрения стоимости полезной нагрузки по сравнению с батареями.
Специалисты Masten утверждают, что уже испытали систему с использованием различных видов топлива и циркуляционных систем на водной основе и надеются завершить проектирование к середине этого года с прицелом на возможные испытания в лунной среде.