Одна из возможных стратегий построения сети солнечных электростанций на Луне предполагает обойтись без аккумуляторов энергии. Станции можно разместить так, чтобы несколько из них в любой момент времени всегда были под Солнцем, и соединить их перекрёстными линиями со станциями добычи кислорода. Авторы предполагают, что стоимость реализации такого проекта будет значительно ниже других футуристических проектов получения электроэнергии на Луне.
NASA и несколько других космических агентств наперегонки публикуют программы колонизации Луны. Одним из ключевых факторов реализации таких проектов станет возможность производства энергии для лунного поселения. В интернете уже можно найти множество футуристических проектов обеспечения энергией лунной станции; многие из таких проектов предполагают использование самого на сегодня надёжного источника — Солнца. На Земле для обеспечения круглосуточного снабжения солнечной энергией такая электростанция должна быть оснащена аккумуляторами для хранения энергии, а это отдельная крупная статья расходов и дополнительное оборудование, скорее всего, превышающее по весу и размерам собственно солнечные панели. Можно ли обойтись вообще без аккумуляторов, используя только солнечные панели? Новый проект предполагает решение. С идеей физиков из Университета имени Бен Гуриона (אוניברסיטת בן-גוריון בנגב) можно подробнее ознакомиться, прочитав их статью в Renewable Energy.
Предложенная стратегия — размещать солнечные станции по всей параллели Луны вокруг лунного полюса, но не на самом полюсе. Линии передачи энергии должны идти от электростанций к нескольким фабрикам по производству кислорода, размещённым в пределах этого же кольца.
Для реализации такого проекта Луна очень удачно предоставляет целый ряд условий, которых нет на Земле: 1) на Луне нет атмосферы; 2) ось вращения Луны почти не наклонена к плоскости эклиптики (на Земле этот угол наклона составляет 23,5° и определяет смену времён года), 3) условия на Луне благоприятны для размещения недорогих линий передачи энергии с малой массой, 4) диаметр Луны значительно меньше земного. Поэтому сеть солнечных электростанций, расположенных вдоль кольца длиной 90 километров вокруг одного из её полюсов в принципе удовлетворяет требованию непрерывного производства солнечной энергии: в каждый момент времени какие-то из её узлов находятся на дневной стороне Луны, обращённой к Солнцу.
Авторы концепции утверждают, что проект имеет большие преимущества по стоимости и простоте реализации по сравнению с другими футуристическими проектами. Одна из ключевых характеристик, которая позволяет оценивать реалистичность подобных проектов — это «стоимость» производства киловатта электроэнергии. Речь не обязательно идёт о денежном выражении — можно говорить, например, о массе оборудования, которое необходимо доставить на Луну (или изготовить на месте) в пересчёте на тот же самый киловатт электроэнергии. Например, для оценки различных альтернативных проектов энергетики на Земле ещё используется понятие удельной площади такой электростанции (на мегаватт производимой энергии). Как отметил ещё в 1975 году академик Капица, проекты альтернативной энергетики по этому параметру сильно, то есть на несколько порядков величины уступают «традиционным» источникам, и это ограничение во многих случаях непреодолимо в силу законов природы. Например, мощность солнечных батарей будет ограничена количеством солнечного света, падающим на квадратный метр такой батареи — это так называемая солнечная постоянная, равная примерно 1,5 кВт/кв.м.; понятно, что самые изощрённые технологии фотовольтаики не перепрыгнут это ограничение. Аналогичные ограничения есть и для других вариантов зелёной энергетики. В случае с лунной колонией значение имеет, понятное дело, масса оборудования. Авторы оценивают «стоимость» лунной электроэнергии множества существующих проектов в миллиард долларов на килограмм оборудования. Вероятно, значительную долю массы будут составлять аккумуляторы. Если удастся избавиться от них, массу можно значительно уменьшить. Предполагается, что решение без батарей должно быть в сто раз более экономным с точки зрения массы по сравнению с обычными солнечными панелями (для земных условий). Также ожидается экономия в шесть раз по сравнению с рассматриваемыми NASA проектами лунного энергообеспечения с использованием атомной энергии.
Вам может быть интересно:
Из реголита и солёной воды научились изготавливать кирпичи для лунных поселений.
