V-kosmose.com

Ученые разрабатывают лазерный луноход для исследования затенённых участков Луны

Прототип будущего лунохода ночью. Фото: Fernando Gandía/GMV

Прототип будущего лунохода ночью. Фото: Fernando Gandía/GMV

Лазерный свет, проникающий сквозь тьму, может привести в действие роботизированное исследование самых дразнящих мест в нашей Солнечной системе: постоянно затененных кратеров вокруг полюсов Луны, которые, как полагают, богаты водяным льдом и другими ценными материалами.

Программа ESA «Обнаружение и подготовка» финансировала разработку лазерной системы, обеспечивающей питание ровера на расстоянии до 15 км во время исследования некоторых из этих темных кратеров.

В самых высоких лунных широтах Солнце остается низким на горизонте в течение всего года, отбрасывая длинные тени, в которых кратеры оставались на протяжении  миллиардов лет. Данные с орбитального спутника NASA Lunar Reconnaissance, индийского орбитального аппарата Chandrayaan-1 и европейского SMART-1 показывают, что эти «постоянно затененные районы» богаты водородом, что наводит на мысль о том, что там можно найти водяной лед.

Наряду с научным интересом, этот лед будет ценен для лунных колонистов, как источник питьевой воды, кислорода для дыхания, а также как источник водородного ракетного топлива. Но чтобы знать наверняка, нужно попасть в эти затемненные кратеры.

Любой луноход, исследующий затененные районы, должен обходиться без солнечной энергии, в то время как он борется с температурами, сопоставимыми с поверхностью Плутона, вплоть до –240 ° C, что всего на 30 градусов выше абсолютного нуля.

Кратеры на южном полюсе Луны. Фото: M. Ellouzi/B. Foing, CC BY-SA 3.0 IGO

Кратеры на южном полюсе Луны. Фото: M. Ellouzi/B. Foing, CC BY-SA 3.0 IGO

«Стандартным предложением для такой ситуации является оснащение ровера ядерными радиоизотопными термоэлектрическими генераторами», - комментирует инженер-робототехник ESA Мишель Ван Виннендаль. «Но это создает проблемы сложности, затрат и управления температурным режимом - луноход может настолько сильно нагреться, что поиск и анализ образцов льда фактически становится непрактичным. В качестве альтернативы в этом исследовании рассматривалось использование лазерной системы питания, вдохновленной наземными лазерными экспериментами, для обеспечения бесперебойной работы беспилотных летательных аппаратов и их полетов в течение нескольких часов».

10-месячный контракт PHILIP «Питание роверов с помощью лазерной индукции высокой интенсивности на планетах» был заключен с ESA итальянской компанией Leonardo и Румынским национальным институтом исследований и разработок в области оптоэлектроники, которые разработал проект лазерной разведки.

Лазерный луноход от Lander. Фото: ESA/Leonardo

Лазерный луноход от Lander. Фото: ESA/Leonardo

Проект включал в себя выбор места для приземления миссии, в почти постоянно освещенном Солнцем регионе между кратерами Южного полюса де Жерлаш и Шеклтон. На этом посадочном корабле должен находиться 500-ваттный инфракрасный лазер на солнечной энергии, который бы питал луноход, когда тот находился в затененных районах.

Луноход преобразовал бы этот лазерный свет в электроэнергию, используя модифицированную версию стандартной солнечной панели с фотодиодами по бокам панели, удерживающими его на лазере с точностью до сантиметрового масштаба.

Место посадки и варианты разведки. Фото: ESA/Leonardo

Место посадки и варианты разведки. Фото: ESA/Leonardo

В ходе исследования были определены маршруты, по которым луноход должен был бы двигаться вниз с относительно пологим уклоном в 10 градусов, сохраняя при этом прямую видимость посадочного аппарата. Лазерный луч можно использовать в качестве двусторонней линии связи с модулирующим светоотражателем, установленным на второй солнечной панели лунохода, посылая импульсы сигнала в отраженном свете обратно на посадочную площадку.

Руководствуясь требованиями проекта, ESA ранее проводила полевые испытания ночью на луноподобном регионе Тенерифе, чтобы имитировать работу лунохода в постоянной тени.

Мишель добавляет: «С завершением проекта PHILIP мы на один шаг приблизились к подключению лунохода к лазерам для исследования темных участков Луны. Мы находимся на этапе, когда могут начаться создание прототипов и тестирование, осуществляемое с помощью последующих технологических программ ESA».