Новая разработка Европейского космического агентства поможет пережить долгую и экстремально холодную по меркам землян лунную ночь.


Луна является самым близким к Земле и самым изученным космическим телом, на котором потенциально может быть основана постоянная обитаемая станция или целая колония. Казалось бы, зачем планировать рискованные экспедиции к далёкому Марсу, если всего в трёх сутках полёта находится хорошо знакомый, истоптанный американскими астронавтами, но так и не обжитый спутник. Однако затрудняет организацию длительной пилотируемой экспедиции, а также мешает работе автоматических луноходов следующая проблема: как спасти людей и технику от переохлаждения во время двухнедельной лунной ночи?

Дело в том, что спутник Земли можно с уверенностью назвать образцово-показательным миром крайностей и опасностей. Даже слово (а точнее, термин) "терминатор" имеет для учёных, изучающих это небесное тело, своё особое значение. Смена дня и ночи здесь обусловлена не вращением Луны вокруг своей оси, а движением спутника по орбите вокруг нашей планеты. Во время лунного дня, который длится 14 земных суток, её поверхность разогревается до +120 градусов по Цельсию. Но две недели, которые Луна прячется от солнечных лучей в тени Земли, превращают её в ледяную пустыню с температурой -170 градусов. То есть на границе подкрадывающегося рассвета (том самом терминаторе, разделяющем освещённую и тёмную части) разница температур составляет почти 300 градусов.

Как же согреться ужасающе холодной по меркам землян длинной лунной ночью? Современные марсоходы используют для этого радиоизотопные источники питания и аккумуляторы на солнечных батареях. Но даже такие системы с трудом переживают лунную ночь, и быстро выходят из строя, как это было с советским "Луноходом-2". Вот почему в ходе программы "Аполлонов" астронавты высаживались на поверхность спутника ранним лунным утром и улетали задолго до начала ночи. Однако любой длительной экспедиции неизбежно придётся "ночевать" на Луне, и пока единственным выходом являются дорогостоящие радиоактивные теплоэнергетические источники.

Теперь же специалисты Европейского космического агентства ESA предложили простой и недорогой способ для получения энергии и обогрева колоний. Идея заключается в том, чтобы во время двухнедельного пекла основательно прогревать грунт вокруг жилых модулей, а затем постепенно использовать это тепло в ночное время.

В настоящее время учёные агентства работают над двумя версиями системы. Упрощённый вариант для лунных роверов и малых космических аппаратов подразумевает использование отражателей для фокусировки солнечных лучей на небольшом участке поверхности. В холодный период аппараты будут оставаться на этой "горячей точке" и получать от прокалённого грунта тепло, достаточное для сохранения работоспособности.

Более сложный вариант для обитаемых модулей состоит из целой системы призм и тепловых трубок, которые будут собирать тепло в течение лунного дня. Часть полученной энергии израсходуется на работу машин, а излишки накопятся для обогрева жилых отсеков ночью.

В замкнутых тепловых трубках жидкость испаряется на горячем конце, затем в виде пара перемещается на противоположный холодный конец, где конденсируется и возвращается обратно. При этом во время испарения система поглощает тепло, а в процессе конденсации – выделяет. Таким образом, если разместить один конец трубки под отражателями, а противоположный на затемнённом участке поверхности, эффективность сбора тепла может быть значительно повышена.

"Этот принцип был детально проработан, и следующим шагом в рамках Программы общих исследований ESA является проведение расчётных и имитационных исследований, в рамках которых мы определим эффективность хранения тепла и производства электроэнергии таким образом, – говорит соавтор проекта Мориц Фонтейн (Moritz Fontaine) в пресс-релизе агентства. – Это позволит построить небольшую демонстрационную модель для проверки концепции на практике".

Кстати, экстремальные температуры – это только одна из проблем освоения Луны. Существуют и такие очевидные неудобства, как лунная шрапнель, пылевые облака и многое другое.