Сандия разрабатывает микросети для питания будущей лунной базы

Стремление НАСА установить постоянное присутствие человека на Луне в качестве репетиции возможной миссии с экипажем на Марс ставит огромные инженерные задачи, из-за которых строительство Международной космической станции (МКС) выглядит как возведение сарая. Мало того, что лунная база будет в тысячу раз дальше от Земли, чем космическая лаборатория, это также потребует совершенно нового подхода к решению проблем.

Одной из самых больших проблем будет обеспечение аванпоста электроэнергией. Поскольку ожидается, что на базе будут обитать до двух месяцев, ей придется работать в течение 14-дневной лунной ночи. То есть солнечные панели не являются практичным вариантом, поэтому разрабатывается серия небольших ядерных реакторов, которые можно использовать вместе с панелями или вместо них.

Базе понадобится мини-сеть для передачи энергии и обеспечения регулярного и стабильного снабжения. В качестве дополнительного усложнения база будет состоять из двух объектов. Один будет средой обитания, а второй будет комплексом по добыче и переработке топлива, расположенным в нескольких километрах.

Предлагаемые микросети, по одной на каждом объекте и соединенные друг с другом, будут аналогичны той, которая используется для питания МКС, но потребует некоторых принципиальных изменений. Например, еще предстоит решить, будут ли сети работать на постоянном или переменном токе, который затем преобразуется в постоянный ток в среде обитания.

Другие проблемы включают разработку систем и программного обеспечения для регулирования электроэнергии на перерабатывающем заводе, чтобы уровни напряжения оставались неизменными даже при изменении спроса во временных масштабах от миллисекунд до целых сезонов. Для этого Сандия разработала масштабируемую микросеть и методологию проектирования системы управления для изучения энергетических требований и спецификаций лунной базы.

Идея состоит в том, чтобы разработать нисходящий дизайн, в котором сначала разрабатывается система управления вместе со спецификациями хранения энергии, а затем компоненты, соответствующие этим спецификациям. Кроме того, микросети должны быть перепроектированы для устойчивости, но при этом достаточно гибкими, чтобы одна сеть могла взаимодействовать с другой.

«Есть несколько очень важных различий между микросети типа МКС и чем-то размером с лунную базу», — сказал Джек Фликер, инженер-электрик Sandia. «Одним из этих отличий является географический размер, который может быть проблематичным, особенно при работе при низком напряжении постоянного тока. Во-вторых, при расширении этих систем, на базе будет гораздо больше силовой электроники, а также гораздо больше распределенных энергетических ресурсов. Sandia уже давно присматривается к микросетям с большим количеством распределенных энергоресурсов».