Схема передачи энергии со станции на ровер по лазерному каналу
ESA / Leonardo, 2020
Европейское космическое агентство утвердило финансирование разработки лазерной системы питания для лунного ровера. Она предназначена для тех миссий, которым предстоит работать в районах вечной ночи.
Питание от солнечных батарей является стандартом для большинства космических миссий. Такие батареи дешевы, легки, надежны, безопасны, а почти все районы интереса для ученых освещены Солнцем.
Питанию от света есть альтернатива, к которой прибегают там, где Солнце не светит или очень тускло. Радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ) используют энергию распада радиоактивных металлов, как правило, плутония. Не следует путать с ядерными реакторами — РИТЭГ устроен гораздо проще. В нем есть постоянно нагретый радиоактивный элемент, к которому подсоединен радиатор. Между горячим участком и радиатором расположен термоэлектрогенератор, производящий электричество из разницы температур. РИТЭГи проще реакторов, чрезвычайно надежны и способны обеспечивать энергией аппарат в течение многих десятилетий, как, например, в обеих миссиях «Вояджер» или «Кьюриосити», о котором мы подробно рассказывали в материале «Марсианин».
Изотопные источники питания, однако, существенно тяжелее и дороже солнечных панелей. Также плутоний является опасным материалом, доступ к которому тщательно контролируется государством.
Учитывая это, ученые пытаются найти нестандартные способы обеспечивать энергией космические миссии, помимо двух классических. В том числе, такие способы необходимы для будущих лунных. На Луне есть смена дня и ночи, и работающие сейчас или в прошлом аппараты на солнечных панелях активны днем и уходят в режим гибернации на ночь. Но на полюсах земного спутника, где Солнце падает под очень острым углом к поверхности, существуют как пики вечного света, так и низины вечной темноты. Кратеры, в которые не заглядывает Солнце, представляют большой интерес для ученых, поскольку в них сосредоточены запасы водяного льда. РИТЭГ для исследований этих районов плохо подходит еще и потому, что его тепло может испарить воду и воспрепятствовать ее изучению.
В связи с этим Европейское космическое агентство выделило деньги для проекта PHILIP: Powering rovers by High Intensity Laser Induction on Planets, «Питание роверов высокоинтенсивной лазерной индукцией на планетах». Миссия состоит из двух аппаратов: стационарной станции питания, которая приземлится на краю кратера в зоне вечного света, и подвижного ровера. На станции установят пятисотваттный инфракрасный лазер, который будет питаться от солнечных панелей. Ровер оборудуют фотоэлектрическим преобразователем и светодиодными габаритными огнями для точного позиционирования. Станция будет постоянно направлять лазер по ним и питать ровер. Кроме того, луч может быть использован и для связи с луноходом.
Подвижный аппарат не сможет выйти из зоны прямой видимости лазерной платформы. Однако, место для посадки подобрано таким образом, чтобы программу исследований можно было выполнить, не удаляясь за горизонт.
С целью поиска воды на Луне американцы тоже планируют отправить ровер VIPER на лунный полюс в 2022 году, однако, он не сможет постоянно работать в тени. Обратная сторона Луны изучена лучше, чем полюса, но впервые ее прозондировала георадаром только китайская миссия «Чанъэ-4» в прошлом году.
Василий Зайцев