Група американських вчених працює над створенням відбивачів, які зможуть перенаправляти сонячну енергію в затінені місячні кратери. Це дозволить майбутнім колонізаторам безперебійно працювати з необхідним для життя на Місяці ресурсом — покладами водяного льоду, якого в таких кратерах чимало.
Південний полюс Місяця давно приваблює уми вчених. Головна причина – там знаходяться постійно затінені кратери, де міститься багато водяного льоду. Майбутні колонізатори планують видобувати цей лід, щоб за його допомогою задовольнити потреби перших місячних поселень у кисні, воді, паливі.
Ще місячний водяний лід досить давній, що становить особливий інтерес для вчених. Коли Місяць був відносно молодим, його поверхню часто бомбували багаті водою комети, а вулкани викидали водяну пару з надр (так, на нашому супутнику вивергалися вулкани). На думку деяких учених, згодом вода та водяна пара могли перетворитися на лід, який з того часу зберігається на дні кратерів, незайманих сонячним світлом.
Одна з провідних теорій освіти Місяця сьогодні – мультиімпактна. Вона свідчить, що Селена утворилася з уламків, вибитих із Землі астероїдами. Якщо це так, то давній місячний лід біля полюсів повинен бути за ізотопним складом гранично близький до земного. Іншими словами, вивчаючи місячну кригу, вчені більше дізнаються про походження Землі та Місяця і, можливо, навіть зможуть зрозуміти, як виникло життя на нашій планеті.
За даними, які надіслали індійський зонд «Чандраян-1» та станція NASA LRO, на дні вічно затінених місячних кратерів може перебувати понад 600 мільярдів кілограмів водяного льоду. Якщо його розтопити, води вистачить, щоб заповнити щонайменше 240 тисяч олімпійських басейнів.
Щоправда, щоб видобути цей цінний ресурс, потрібна енергія, яка «живитиме» всі необхідні для пошуку та видобутку системи. Лід постійно перебуває в тіні, що ускладнює доступ до нього.
Інженери з Техаського департаменту аерокосмічної техніки спільно з колегами з Науково-дослідного центру NASA імені Ленглі запропонували спосіб, що полегшить роботу колонізаторів із льодом – спеціальні відбивачі. Про свою розробку інженери розповіли порталу UniverseToday.
Технологія американських дослідників є комплектом з відбивачів, які встановлюються на краю кратера, куди падає світло (так звані піки вічного світла), і приймача — він ставиться на дно темного кратера. Відбивачі «уловлюють» світло і перенаправляють його на приймач, який, своєю чергою, розподілятиме енергію по системах, що працюють у кратері.
Щоб зрозуміти, яка форма відбивача буде найефективнішою передачею більшої кількості світла, інженери застосували комп’ютерне моделювання. За попередніми розрахунками, це форма параболи.
Параболічні конструкції вчені часто використовують на Землі, вони зустрічаються в різних пристроях, таких як телескопи, мікрофони та автомобільні фари, так само працюють сонячні відбивачі. На нашій планеті дослідники можуть зробити ці конструкції будь-якого розміру та побудувати там, де потрібно, але на Місяці такий фокус не пройде. Місячний відбивач має бути дуже компактним, оскільки запуск у космос зайвого кілограма вантажу коштує дорого.
Мета американських інженерів — створити відбивач, досить маленький, щоб його можна було доставити на Місяць, не переплативши зайвих грошей, і відносно «потужний», щоб він зміг перенаправляти максимальну кількість сонячної енергії.
Щоб убити двох зайців відразу, дослідники розробили матеріал, що самоморфується (self-morphing material) на основі природних компонентів, який здатний змінювати форму залежно від навколишнього середовища — коли потрібно збільшуватися в розмірах, а коли не потрібно зменшуватися.
Ще одна проблема, яку доведеться вирішити американським інженерам, щоб їхня технологія працювала повноцінно, — різкі перепади температур.
У розпал дня температура на місячному екваторі може підніматися до плюс 121 градуса Цельсія, що набагато спекотніше, ніж Землі. Але вночі вона може опускатись до мінус 133 градусів. На дні постійно затінених кратерів температура загалом мінус 250 градусів.
Науковці розробили ще один матеріал, який зможе витримати різкий перепад температур. Це так званий матеріал з ефектом пам’яті форми. Він зможе змінювати форму відбивача у відповідь зміну температури. Тобто відбивач підлаштовуватиме форму, яка дозволить витримати конкретну температуру.
«Цей матеріал включатиме сплави з пам’яттю форми, які самі регулюють відведення тепла залежно від того, наскільки тепло чи холодно довкола. Для нас перепади температур вирішувана проблема», — пояснив Даррен Хартл, один із розробників.
У 2019 році NASA оголосило про плани повернути людей на Місяць (місія «Артеміда-3», не раніше 2026 року), а також про створення міжнародної близькомісячної станції Deep Space Gateway і постійної бази на поверхні супутника Землі для великих дослідницьких робіт. Для вирішення цих завдань необхідні передові технології, так що розроблені командою американських інженерів відбивачі та матеріал, що самоморфується, можуть відіграти важливу роль в успіху майбутніх місій.