Экстремальные перепады температур и отсутствие атмосферы создают значительные трудности для функционирования техники на Луне. Чтобы преодолеть эти сложности, команда инженеров из Университета Нагои (Япония) во главе с доктором Масахито Нишикавара разработала новую технологию энергоэффективного охлаждения луноходов. Эта разработка способна увеличить продолжительность работы аппаратов, что позволит осуществлять более продолжительные и детальные исследовательские миссии.
Проблемы выживания на Луне
Техника испытывает значительные трудности в условиях Луны. Продолжительность лунных дня и ночи составляет четырнадцать земных суток, при этом температура меняется от -173 °C ночью до 127 °C днем. Из-за отсутствия атмосферы, способной изолировать и распределять тепло, луноходы подвергаются резким перепадам температур. Холодные ночи требуют использования систем отопления для обеспечения рабочих температур батарей и электронных компонентов, а жаркие дни — активного охлаждения, необходимого для предотвращения перегрева.
Среди распространенных подходов к терморегуляции можно выделить электрические радиаторы, используемые для обогрева оборудования в ночное время, и активные системы охлаждения для снижения тепловой нагрузки в дневное время. Однако такие методы характеризуются высоким энергопотреблением, что является существенной проблемой на Луне, где луноходы зависят от аккумуляторов, питающихся от солнечных батарей. Эти аккумуляторы должны обеспечивать работу в течение двух недель без подзарядки, что накладывает ограничения на объем энергии, доступной для обогрева и охлаждения.
Системы пассивного охлаждения, например петлевые тепловые трубы (LHP), выполняющие функцию теплообменников, обладают высокой эффективностью и не нуждаются в электропитании, однако работают постоянно. Это приводит к тому, что они осуществляют охлаждение даже в тех случаях, когда было бы целесообразнее сохранять тепло. Следовательно, для обеспечения долговечности луноходов требуется технология, позволяющая переходить между охлаждением в дневное время и теплоизоляцией в ночное время с минимальными затратами энергии.
Технологическая инновация для освоения Луны
Новое решение, созданное учеными из Университета Нагоя, объединяет достоинства петлевых тепловых труб (LHP) и электрогидродинамических насосов (EHP). В этой технологии электрический ток формирует магнитное поле, которое воздействует на хладагент. Благодаря этому достигается управление потоком хладагента без снижения эффективности, обычно связанного с использованием механических клапанов.
В тех случаях, когда отсутствует необходимость в охлаждении, EHP генерируют незначительное усилие, направленное против потока хладагента, при этом затрачивая минимум энергии.
Комбинация LHP и EHP позволяет точно и экономично регулировать температуру луноходов. В течение дня система эффективно отводит тепло, выделяемое электронными компонентами, а ночью изолирует их, предотвращая переохлаждение и потребляя незначительное количество энергии. Это обеспечивает не только работоспособность луноходов в условиях резких температурных перепадов, но и позволяет максимально эффективно использовать доступные источники энергии.
Эта инновация, благодаря снижению энергопотребления и повышению эффективности охлаждения, способна переосмыслить планирование и реализацию лунных миссий, открывая возможности для более устойчивого и всестороннего изучения нашего естественного спутника.