Для создания постоянной базы на Луне требуется решение проблемы высокой стоимости доставки материалов с Земли. Использование местного реголита для производства лунного стекла позволяет существенно сократить затраты и обеспечить эффективное энергоснабжение подобных объектов.
Новейшее исследование, опубликованное 3 апреля в журнале Device, предлагает способ получения лунного стекла из реголита. Полученное так «лунное стекло» будет служить в качестве радиационной защиты для солнечных панелей, изготовленных на основе перовскита, что обеспечивает источник энергии для будущей базы.
Перовскитовые солнечные элементы обладают преимуществами перед традиционными кремниевыми технологиями. Они обеспечивают более высокую эффективность, а также позволяют создавать тонкие и легкие панели. Согласно расчетам, всего 1 кг перовскитовых материалов (менее 1 мкм по толщине) способен обеспечить производство солнечных панелей площадью около 400 м², что демонстрирует высокий потенциал данной методики.
Лунный реголит отличается по составу в зависимости от географического положения на спутнике. Специально разработанный образец TUBS-T, имитирующий реголит из лавовых высокогорных районов, содержит незначительное количество железа (II) оксида. Небольшой коричневый оттенок, возникающий благодаря этому примеси, помогает создавать стекло, устойчивое к затемнению под воздействием космической радиации.
Ключевым аспектом является защита от радиации. Поверхность Луны подвергается воздействию в 200 раз большей дозы радиации, чем на Земле, что приводит к потере прозрачности традиционным стеклом. Добавление железа (II) оксида, а также или цериева оксида, обеспечивает формирование так называемого «космического стекла», способного сохранять свои оптические свойства даже при интенсивном облучении.
Экономическая эффективность производства лунного стекла требует тщательного баланса: затраты на создание всей необходимой инфраструктуры должны быть оправданы снижением массы материалов, доставляемых с Земли, при этом ключевые компоненты, например зеркала, возможно, придется все же поставлять с Земли. Моделирование энергопроизводства показало, что оптимальный диапазон мощности для фотогальванических систем находится между 3 и 10 мегаватт, поскольку при меньших мощностях затраты на транспорт оборудования превышают выгоды, а при больших – дополнительная масса материалов начинает влиять на эффективность проекта.
Перовскитовые солнечные элементы, применяемые для лунных условий, демонстрируют ряд преимуществ. На Земле их стабильность осложнена воздействием влаги и кислорода, тогда как на Луне основные проблемы связаны с УФ-излучением и термическими перепадами. Лунное стекло способно поглощать вредные лучи, значительно повышая устойчивость панелей; к тому же сама матрица перовскита, обладая мягкой кристаллической решеткой, отличается способностью к самовосстановлению после радиационных повреждений.
Результаты исследования были получены под руководством Felix Lang, соавтора и руководителя группы ROSI (Radiation-Tolerant Electronics with Soft Semiconductors) Института физики и астрономии Университета Потсдама. Представленные модели и микрографические исследования, демонстрирующие кристаллическую структуру перовскитов и лунного стекла, подтверждают жизнеспособность предлагаемых технологий.
Применение технологии производства лунного стекла из реголита в сочетании с высококачественными перовскитовыми солнечными панелями открывает перспективы для создания автономных энергосистем будущих лунных баз, значительно снижая зависимость от поставок материалов с Земли и оптимизируя затраты на космические миссии.
Изображение носит иллюстративный характер
Новейшее исследование, опубликованное 3 апреля в журнале Device, предлагает способ получения лунного стекла из реголита. Полученное так «лунное стекло» будет служить в качестве радиационной защиты для солнечных панелей, изготовленных на основе перовскита, что обеспечивает источник энергии для будущей базы.
Перовскитовые солнечные элементы обладают преимуществами перед традиционными кремниевыми технологиями. Они обеспечивают более высокую эффективность, а также позволяют создавать тонкие и легкие панели. Согласно расчетам, всего 1 кг перовскитовых материалов (менее 1 мкм по толщине) способен обеспечить производство солнечных панелей площадью около 400 м², что демонстрирует высокий потенциал данной методики.
Лунный реголит отличается по составу в зависимости от географического положения на спутнике. Специально разработанный образец TUBS-T, имитирующий реголит из лавовых высокогорных районов, содержит незначительное количество железа (II) оксида. Небольшой коричневый оттенок, возникающий благодаря этому примеси, помогает создавать стекло, устойчивое к затемнению под воздействием космической радиации.
Ключевым аспектом является защита от радиации. Поверхность Луны подвергается воздействию в 200 раз большей дозы радиации, чем на Земле, что приводит к потере прозрачности традиционным стеклом. Добавление железа (II) оксида, а также или цериева оксида, обеспечивает формирование так называемого «космического стекла», способного сохранять свои оптические свойства даже при интенсивном облучении.
Экономическая эффективность производства лунного стекла требует тщательного баланса: затраты на создание всей необходимой инфраструктуры должны быть оправданы снижением массы материалов, доставляемых с Земли, при этом ключевые компоненты, например зеркала, возможно, придется все же поставлять с Земли. Моделирование энергопроизводства показало, что оптимальный диапазон мощности для фотогальванических систем находится между 3 и 10 мегаватт, поскольку при меньших мощностях затраты на транспорт оборудования превышают выгоды, а при больших – дополнительная масса материалов начинает влиять на эффективность проекта.
Перовскитовые солнечные элементы, применяемые для лунных условий, демонстрируют ряд преимуществ. На Земле их стабильность осложнена воздействием влаги и кислорода, тогда как на Луне основные проблемы связаны с УФ-излучением и термическими перепадами. Лунное стекло способно поглощать вредные лучи, значительно повышая устойчивость панелей; к тому же сама матрица перовскита, обладая мягкой кристаллической решеткой, отличается способностью к самовосстановлению после радиационных повреждений.
Результаты исследования были получены под руководством Felix Lang, соавтора и руководителя группы ROSI (Radiation-Tolerant Electronics with Soft Semiconductors) Института физики и астрономии Университета Потсдама. Представленные модели и микрографические исследования, демонстрирующие кристаллическую структуру перовскитов и лунного стекла, подтверждают жизнеспособность предлагаемых технологий.
Применение технологии производства лунного стекла из реголита в сочетании с высококачественными перовскитовыми солнечными панелями открывает перспективы для создания автономных энергосистем будущих лунных баз, значительно снижая зависимость от поставок материалов с Земли и оптимизируя затраты на космические миссии.
