Lézeres energiaellátás

A Hold körül keringő lézerekkel szeretné energiával ellátni Kína a holdi éjszakában az égitest felszínén dolgozó eszközeit.

A Hold folyamatos kutatásának egyik legfőbb akadálya a két hétig tartó holdi éjszaka, amikor nem lehet napelemekkel biztosítani az eszközök energiaellátását. Kína egy lézeres, vezeték nélküli energiatovábbító rendszer (LWPT, laser wireless power transmission) létesítésével szeretne megoldást találni. Az LWPT a Hold körül keringő eszközökről lézernyalábbal továbbítaná az energiát a felszínen dolgozó egységeknek, amelyek azt elektromossággá alakítanák. A fejlesztésen dolgozó szakemberek eszközeik világűrbeli kipróbálását javasolták.

A holdi helyzetet súlyosbítja, hogy a két hétig tartó éjszakákon a hőmérséklet akár –200 °C-ig is süllyedhet. Az LWPT viszont nemcsak a kéthetes holdi éjszakákon nyújtana energiaellátást, hanem azon eszközök számára is, amelyek olyan kráterekben dolgoznak, ahová soha nem süt be a Nap, márpedig az ezek mélyén található vízjég miatt éppen ezek lehetnek a holdi tevékenység fontos helyszínei. Megoldást jelenthetnének a radioizotópos energiaforrások, ezek elektromos teljesítménye azonban korlátozott, és működésük költséges (legalábbis az LWPT fejlesztésén dolgozók szerint – B.E.). Nagyobb létesítmények számára nukleáris reaktorokat lehetne használni, azonban ezek biztonsága és bonyolultsága aggályokat vet fel.

A Hold túlsó oldala a távolban a Földdel a 2014-es Csang’e–5 küldetés szervizmoduljának felvételén. (Kép: Kínai Tudományos Akadémia)

Éppen ezért hosszú távon az LWPT-t tartják az egyedül üdvözítő megoldásnak, amely rugalmas, skálázható (azaz az igényeknek megfelelően kisebb és nagyobb méretekben egyaránt elkészíthető) és vákuumban is jól működik, írják a Journal of Deep Space Exploration című szaklapban tavaly októberben megjelent cikkükben a szerzők, akik a Kínai Űrtechnológiai Akadémia (CAST), illetve a Shandong Repülési és Űrrepülési Elektronikai Technológiai Kutatóintézet munkatársai. Az LWPT technológia alkalmazása sem egyszerű, tisztázandó a módszer hatékonysága, az energiaátvitel lehetséges távolsága, a láthatóság és az üzemeltetés problémái. Lézeres energiaátvitellel foglalkozó kísérleteket az 1990-es és a 2000-es években egyébként már a NASA és az ESA is végzett.

Az LWPT technológiával a Holdra továbbítandó energiát egy, a Hold körül 500 km magas poláris körpályán keringő űrszonda napelemekkel állítaná elő. A Hold felszínén dolgozó egységeket olyan napelemekkel szerelnék fel, amelyek felfognák az energiatermelő szondáról érkező lézersugarat, és annak energiáját elektromossággá alakítanák. A szakemberek elemzése szerint 12 kW teljesítményű lézer, 800 mm apertúrájú, a lézert kisugárzó, és 4 méter átmérőjű, a sugárzást vevő egység használata esetén szakaszosan 2,7 kW teljesítmény lenne továbbítható, ami átlagosan 300 watt teljesítményt jelentene. Ez számításaik szerint elég ahhoz, hogy az emberek és a berendezések átvészeljék a holdi éjszakát.

Az LWPT technológia nagyon hasznos lehet Kína tervezett holdi kutatóállomása, az ILRS (International Lunar Research Station) számára. Az ezt előkészítő Csang’e–7 és –8 (Chang’e–7 és –8) küldetések startja 2026-ban, illetve 2028-ban várható. Ezek a Hold déli pólusa térségében fognak leszállni, ahol vízjeget keresnek a tartósan árnyékos kráterekben, és kipróbálnak különböző, a helyi erőforrásokat hasznosító (ISRU, in-situ resource utilization) technológiákat. Az ILRS létesítése a 2030-as években várható.

Eközben kínai szakemberek az űrbeli napelemes energiatermelés kérdését is vizsgálják. Terveik között szerepel egy geostacionárius naperőmű építése, és a termelt energia Földre továbbítása. A kulcsfontosságú technológiák némelyikét a Tienkung (Tiangong) űrállomáson fogják kipróbálni. Emellett olyan technológiai kutatásokat is folytatnak, amelyek az űrbeli energiatermeléshez szükséges, kilométeres nagyságú űreszköz létesítéséhez használhatók.

Kapcsolódó cikkek:
Úton a Hold felé a második Csüecsiao
Kínai eredmények és tervek
Nemzetközi kutatóállomás a Holdon
Kínai holdbázis

Kapcsolódó linkek:
Lézeres energiaellátás a holdi éjszakában (Space News)