Чтобы обеспечить надежную работу лунной миссии NASA Artemis, Национальная лаборатория Sandia разрабатывает систему микросетей для распределения электроэнергии от малых модульных реакторов лунного аванпоста базы до различных жилых и служебно-технических помещений.

Концепция перспективной планетарной базы. Сандийская национальная лаборатория/Эрик Лундин

Желание NASA обеспечить постоянное присутствие человека на Луне в качестве генеральной репетиции перед возможной пилотируемой миссией на Марс ставит перед учеными грандиозные конструкторские задачи, по сравнению с которыми "строительство новой Международной космической станции (МКС) покажется просто мышиной возней" .  Новая база будет не только в тысячу раз дальше от нашей планеты, чем космическая лаборатория, но и потребует принципиально иного взгляда на решение возникающих проблем.

Одной из самых важных проблем станет обеспечение аванпоста электроэнергией. Планируется, что база будет обитаема на протяжении как минимум двух месяцев, и поэтому ее работу придется поддерживать в течение 14-дневных лунных ночей. А поскольку применение одних только солнечных батарей в данном контексте не является самым оптимальным решением, исследователи предлагают разработать серию небольших ядерных реакторов, которые будут использоваться в сочетании с панелями или работать в автономном режиме.

Для микросетей необходимо будет разработать специальное программное обеспечение. Sandia National Laboratories

Впрочем, дело не ограничится только генерацией электричества. Для обеспечения регулярного и стабильного электроснабжения базы потребуется построить систему микросетей. (Микросеть - это группа взаимосвязанных устройств и распределенных энергоресурсов с четко выделенными электрическими границами, которые по отношению к сети действуют как единый управляемый объект). В своей первоначально версии  космический аванпост будет состоять из двух объектов. Один из них будет местом постоянного обитания астронавтов, а второй - технологическим центром по добыче и обогащению топлива, расположенным в нескольких километрах от него.

Концепция заключается в разработке нисходящего проекта, где сначала разрабатывается система управления вместе со спецификациями энергонакопителей, а затем уже проектируются компоненты, для удовлетворения этих потребностей. Кроме того, для обеспечения устойчивости такие сети должны быть продуманы до мелочей, но при этом обладать достаточной гибкостью, чтобы одна микросеть могла легко подключаться к другой.

"Существуют несколько кардинальных различий между микросетями уровня МКС и микросетями уровня планетарной базы", - рассказывает Джек Фликер, разработчик электрооборудования Сандиа. "Одно из этих различий - географические размеры, что может быть проблематично, особенно при работе с низким напряжением постоянного тока. Кроме того, когда вы начнете масштабировать подобные технологии, появится гораздо больше силовой электроники, а также гораздо больше энергоресурсов, которые будут распределены по территории всей базы". Мы уже довольно давно разрабатываем микросистемы с множеством источников распределенной энергии".

Компания SpaceX в рамках миссии Polaris Dawn готовится осуществить первый в истории космонавтики коммерческий выход в открытый космос. Уже сейчас известно, что полет космической капсулы пройдет на высоте более 1400 километров. Таким образом миссия Polaris Dawn побьет существующий рекорд в 1373 км.

Источник: NASA, Сандийская национальная лаборатория    
(https://newsrelases.sandia.gov/lunar_mircogrid/)