Новая разновидность солнечных батарей может обеспечить энергией будущие лунные базы. Ученые утверждают, что для их создания можно использовать местную лунную пыль.
Использование лунных ресурсов значительно снижает затраты и сложность транспортировки материалов из космоса, удовлетворяя одновременно потребности исследований в энергии. Немецкие ученые разработали новый солнечный элемент, основанный на имитации лунной пыли, которая эффективно преобразует солнечный свет в энергию при высокой устойчивости к радиационному излучению.
Лунная пыль как ресурс
«В настоящее время функционирующие на орбите солнечные панели впечатляют результативностью от тридцати до сорока процентов, однако высокая производительность имеет свою цену. — Заявляет ведущий исследователь Феликс Ланг из Потсдамского университета, — сообщает он. Очень дорогие и относительно тяжёлые из-за стеклянного покрытия или толстой фольги. «.
Команда собирается превратить лунный реголит в стекло непосредственно на поверхности Луны. Такой подход позволит сократить транспортные расходы почти на сто процентов благодаря снижению стартового веса корабля на 99,4%.
По мнению НАСА, такое решение существенно улучшит финансовую выгоду от долговременных лунных колоний, являясь значимым этапом в подготовке к марсианской миссии с людьми на борту.
Создание лунного солнечного элемента
Немецкие учёные растопили имитацию лунного грунта в лаборатории и преобразовали его в лунное стекло. Затем они соединили его с доступными перовскитными кристаллами, получив готовый элемент для производства солнечной энергии. По их расчётам, если на Луну доставить немного материалов для обработки лунной пыли в солнечные элементы, новая разработка будет производить в 100 раз больше энергии на каждый грамм доставленного материала по сравнению с существующими солнечными элементами.
«Сократив массу на 99%, необходимость в сверхэффективных солнечных элементах снизится до минимума. Достаточно будет увеличить площадь панелей на Луне. «, — говорит Лэнг. «Наши элементы также обладают большей стойкостью к радиации по сравнению с другими, которые подвержены ухудшению со временем. .
Устойчивый элемент
Испытания показали, что лунное стекло функционирует в космосе эффективнее, чем на Земле. примеси в лунной пыли придают стеклу коричневатый оттенок и увеличивают его устойчивость к радиации. При моделировании космического излучения лунное стекло темнело незначительно, хотя земное стекло изначально было прозрачнее.
Производство стекла на Луне сталкивается с трудностями по сравнению с земными технологиями, однако есть и упрощающие факторы. Сконцентрированный солнечный свет может обеспечить достаточное тепло для плавления лунной пыли в стекло. Кроме того, коричневый оттенок является особенностью, а не дефектом, поэтому лунный реголит не нуждается в глубокой очистке. На текущем уровне оптимизации КПД солнечного элемента составляет 10%, но учёные полагают, что создание более прозрачного стекла повысит эффективность до 23%.
Производство на Луне
Команда проведет эксперимент на Луне для проверки технологии и решения проблем, связанных с лунными условиями. Низкая гравитация влияет на образование стекла, растворители работают плохо в вакууме, а резкие перепады температур из-за отсутствия атмосферы могут привести к нестабильности материалов.
«С помощью лунной пыли можно сделать топливо и строить дома. «, — говорит Ланг. «Мы сможем превратить её в солнечные панели, способные снабжать энергией будущий лунный город. «.