Луна с ее экстремальными температурами и отсутствием атмосферы создает серьезные проблемы для жизнедеятельности техники. В попытке решить эти проблемы группа инженеров из Университета Нагои (Япония) под руководством доктора Масахито Нишикавара разработала инновационную технологию энергосберегающего охлаждения луноходов. Это достижение может продлить срок службы аппаратов, что позволит проводить более длительные и глубокие исследовательские миссии.
Проблемы выживания на Луне
Условия на Луне крайне неблагоприятны для техники. Лунные день и ночь длятся по четырнадцать земных суток, а температура колеблется от -173 °C ночью до 127 °C днем. В отсутствие атмосферы, которая могла бы изолировать и распределять тепло, отправленные туда луноходы вынуждены преодолевать интенсивные термические циклы. Морозные ночи требуют систем отопления для поддержания рабочих температур батарей и электронных компонентов, а палящие дни — активного охлаждения для предотвращения перегрева.
Традиционные решения включают электрические радиаторы для обогрева компонентов ночью и активные системы охлаждения для отвода тепла днем. Однако эти методы потребляют много энергии — ценный ресурс на Луне, где луноходы зависят от батарей, питающихся от солнечных панелей. Эти батареи должны работать четырнадцать дней без подзарядки, что ограничивает количество энергии, доступной для обогрева и охлаждения.
Пассивные системы охлаждения, такие как петлевые тепловые трубы (LHP), которые по сути работают как холодильники, эффективны и не требуют электричества, но работают непрерывно. Это означает, что они охлаждают даже тогда, когда предпочтительнее было бы поддерживать тепло. Поэтому ключ к выживанию луноходов лежит в технологии, которая может переключаться между дневным охлаждением и ночной изоляцией энергоэффективным способом.
Технологическая инновация для освоения Луны
Недавняя разработка исследователей из Университета Нагоя сочетает в себе преимущества петлевых тепловых труб (LHP) и электрогидродинамических насосов (EHP). Они используют электрические токи для создания магнитного поля, тем самым прикладывая силу к хладагенту. Это позволяет контролировать поток хладагента без потерь эффективности, связанных с механическими клапанами.
Другими словами, когда охлаждение не требуется, EHP создают небольшое противодействующее усилие для остановки потока хладагента, потребляя при этом минимальное количество энергии.
Такое сочетание LHP и EHP обеспечивает точное и энергоэффективное управление охлаждением луноходов. Днем система эффективно рассеивает тепло, выделяемое электронными компонентами. Ночью она изолирует их, чтобы защитить от экстремального холода, потребляя при этом очень мало энергии. Такой подход не только обеспечивает выживание луноходов при экстремальных температурах, но и оптимизирует использование ограниченных энергетических ресурсов.
Благодаря минимизации энергозатрат и максимальной эффективности охлаждения эта инновация может изменить подход к планированию и осуществлению лунных миссий, проложив путь к более устойчивому и глубокому исследованию нашего естественного спутника.
