Учёные предложили использовать лунный грунт для возведения космических электростанций

Компания MetaSat и Университет Глазго презентовали инициативу META-LUNA, направленную на создание орбитальных солнечных электростанций, изготовленных из ресурсов Луны. Этот проект может стать ключевым в уменьшении значительных издержек на производство и транспортировку солнечных станций с Земли.

Центральным элементом проекта является спутник MORPHEUS с «сэндвич-архитектурой»: солнечные панели располагаются с одной стороны, преобразующая электроника — в центре, а микроволновые передатчики — на противоположной стороне. Однако анализ жизненного цикла (LCA) показал, что даже при таком усовершенствовании будет затрачено значительное количество ресурсов. Для производства и запуска одного спутника на орбиту с Земли потребуется так много энергии, что его окупаемость растянется на годы — и это без учета финансов на транспортировку 1500 тонн материалов на геостационарную орбиту.

В этой ситуации на foreground выходит лунный реголит — слой раздробленного вещества, состоящий из кремния, алюминия и агглютинатов, образованных от падения метеоритов.

По расчетам, автономное производство на Луне сможет обеспечить 95% деталей для MORPHEUS непосредственно на месте, применяя 3D-печать и роботизированные комплексы. Более того, такая фабрика сможет производить топливо для запуска собранных модулей с поверхности Луны на орбиту — например, используя разложение реголита на кислород и металлы под действием солнечной энергии.

«Фабрика META-LUNA функционирует по принципу машины фон Неймана, не только производя спутники, но и воссоздавая необходимые для этого элементы, что позволяет масштабировать производство», — объясняют авторы исследования, презентованного на Международном астронавтическом конгрессе. Важнейшими технологиями проекта стали роботы для извлечения реголита, вакуумные 3D-принтеры, а также искусственный интеллект, контролирующий сборку без участия человека.

Тем не менее, проект сталкивается с техническими вызовами. Например, микроконтроллеры для управления спутниками придётся привозить с Земли — их масса составляет около 2-5 кг на фабрику, что сравнительно мало, но такие поставки придётся осуществлять регулярно. Утилизация компонентов также вызывает сложности: планируется, что спутники по окончании срока службы будут возвращаться на лунную орбиту, разбираться на орбитальной станции, а их материалы — переправляться на переплавку. Однако остаётся проблема предотвращения образования облаков абразивной пыли при посадке.

Экологический анализ META-LUNA радикально отличается от земного сценария. На Луне отсутствует биосфера, а требуемая для вывода грузов в космос энергия в 50 раз меньше благодаря низкой гравитации. Это делает возможным достижение углеродной нейтральности проекта уже спустя 1-2 года его эксплуатации.

Однако до осуществления этой амбициозной идеи предстоит пройти десятилетия исследований и разработок. Современные лунные 3D-принтеры только начинают создавать базовые конструкции из реголитового бетона, а автономные роботы пока не могут работать в условиях экстремальных температур и вакуума более нескольких недель. Эксперты полагают, что первые прототипы орбитальных СЭС могут появиться к 2040 году, если будет обеспечено глобальное сотрудничество и инвестиции в развитие робототехники.

Источник: iXBT