Sandia разрабатывает микросети для питания будущей лунной базы
Чтобы обеспечивать энергией лунный аванпост НАСА «Артемида», Sandia National Laboratories разрабатывает электрические микросети для управления распределением энергии от мини-ядерных реакторов лунной базы к различным жилым и вспомогательным объектам.
Стремление НАСА установить постоянное присутствие человека на Луне в качестве репетиции возможной миссии с экипажем на Марс ставит огромные инженерные задачи, из-за которых строительство Международной космической станции (МКС) выглядит как возведение сарая. Мало того, что лунная база будет находиться в тысячу раз дальше от Земли, чем МКС, это потребует еще и совершенно нового подхода к решению проблем.
Одной из самых больших проблем будет обеспечение электроэнергией аванпоста. Поскольку ожидается, что на базе будут обитать до двух месяцев, ей придется работать в течение 14-дневной лунной ночи. Это означает, что солнечные панели не являются практичным вариантом, поэтому разрабатывается серия небольших ядерных реакторов, которые можно использовать вместе с панелями или вместо них.
Кроме того, базе понадобится мини-сеть для передачи энергии и обеспечения регулярного и стабильного снабжения. В качестве дополнительного усложнения база будет состоять из двух объектов. Один будет средой обитания, а второй будет комплексом по добыче и переработке топлива, который будет расположен в нескольких километрах.
Предлагаемые микросети, по одной на каждом объекте и соединенные друг с другом, будут аналогичны той, которая используется для питания МКС, но потребуют некоторых принципиальных изменений. Например, еще предстоит решить, будут ли сети работать на постоянном или переменном токе, который затем преобразуется в постоянный ток в среде обитания.
Другие проблемы включают разработку систем и программного обеспечения для регулирования электроэнергии на перерабатывающем заводе, чтобы уровни напряжения оставались неизменными даже при изменении спроса во временных масштабах от миллисекунд до целых сезонов.
Для этого Sandia разработала масштабируемую микросеть и методологию проектирования системы управления для изучения энергетических требований и спецификаций лунной базы.
Идея состоит в том, чтобы разработать нисходящий дизайн, в котором сначала разрабатывается система управления вместе со спецификациями хранения энергии, а затем разрабатываются компоненты, соответствующие этим спецификациям. Кроме того, микросети должны быть перепроектированы для устойчивости, но при этом должны быть достаточно гибкими, чтобы одна сеть могла взаимодействовать с другой.
«Есть несколько очень важных различий между чем-то вроде микросети типа МКС и чем-то размером с лунную базу», — сказал Джек Фликер, инженер-электрик Sandia.
«Одним из этих отличий является размер, который может быть проблематичным, особенно при работе при низком напряжении постоянного тока. Во-вторых, когда вы начнете расширять эти системы, на базе будет гораздо больше силовой электроники, а также гораздо больше распределенных энергетических ресурсов. Sandia уже давно присматривается к микросетям с большим количеством распределенных энергоресурсов».
Источник: Sandia National Laboratories