Инженеры разработали метод превращения лунной пыли в солнечные батареи

Лунная пыль, долгое время считавшаяся проблемой для лунных миссий, может стать ключевым решением для освоения космоса. Ученые нашли способ использовать её в качестве важного компонента для производства энергии. Эта технология потенциально снизит затраты на доставку материалов в космос и приблизит создание постоянных лунных баз.

Солнечные батареи являются основным источником энергии для космических миссий. Современные модели высокоэффективны, но их производство и транспортировка обходятся дорого. Например, солнечные панели с КПД 30-40% покрываются специальным защитным стеклом или толстой пленкой для защиты от радиации, что увеличивает массу груза. Каждый дополнительный килограмм, отправленный в космос, стоит тысячи долларов. Для лунных баз потребуются тонны оборудования, и даже минимальный комплект обойдется в значительную сумму.

Ученые давно ищут способы использовать ресурсы других планет. Лунный реголит — рыхлый поверхностный слой из пыли и камней — рассматривался как материал для строительства, добычи воды и кислорода. Теперь исследователи выяснили, что его можно превратить в основу для солнечных батарей, что позволит производить их непосредственно на месте. Эксперты считают, что это может сократить массу полезной нагрузки почти на 99% и значительно снизить затраты на транспортировку.

Команда немецких инженеров под руководством Феликса Ланга из Потсдамского университета предложила инновационный метод создания солнечных батарей. Они использовали материал, имитирующий лунную пыль, который превратили в стекло, способное заменить традиционное защитное покрытие солнечных панелей. Новый метод позволил создать более легкие и устойчивые к радиации панели. В качестве активного материала ученые использовали перовскиты — кристаллы, которые очень эффективно преобразуют солнечный свет в электричество.

Исследователи расплавили вещество, имитирующее лунную пыль, в стекло. Затем они создали солнечные ячейки, соединив «лунное стекло» с перовскитом. Эти кристаллы проще в изготовлении, дешевле и легче, чем кремний, который обычно используется для производства солнечных панелей.

В ходе эксперимента выяснилось, что солнечные батареи на основе «лунного стекла» в 100 раз эффективнее стандартных на каждый грамм материала, отправленного в космос. То есть, если взять один грамм такой батареи и один грамм обычной, «лунная» батарея даст в 100 раз больше энергии. Таким образом, для получения киловатта мощности потребуется в 100 раз меньше материала с Земли.

Тесты показали, что «лунное стекло» лучше противостоит радиации. Обычное стекло под космическим излучением темнеет, блокируя свет. Однако естественный коричневый оттенок лунной пыли, обусловленный примесями железа и титана, стабилизирует материал. После облучения «лунные» панели сохранили работоспособность, тогда как земные аналоги начали деградировать.

Процесс производства «лунного стекла» оказался довольно простым. Его можно расплавить с помощью концентрированного солнечного света. Регулируя толщину стекла и состав солнечной батареи, ученые достигли КПД 10%. Однако они уверены, что очистка лунной пыли от примесей повысит показатель до 23%.

Несмотря на перспективность технологии, остается ряд нерешенных вопросов. Перовскитов на Луне нет, и их, вероятно, планируют создавать уже на поверхности спутника. Для их получения необходимы растворители, которые испаряются в вакууме.

Лунная гравитация, которая в шесть раз слабее земной, может повлиять на процесс формирования стекла. То же самое касается температурных колебаний. Перепады температур от минус 173 до плюс 127 градусов Цельсия способны повредить структуру панелей. Чтобы проверить технологию в реальных условиях, немецкие инженеры планируют отправить экспериментальную установку на Луну.

Похожие записи:

НАСА передает управление, поскольку новая эра лунных миссий готовится к старту Японский посадочный модуль «лунный снайпер» готовится к посадке на лунную поверхность Подземная пещера, обнаруженная на Луне, может стать идеальной базой для исследователей Термоядерная энергетика может появиться через 30 лет НАСА объявляет о дальнейших задержках с полетами на Луну «Артемида»