Российские ученые придумали, как спасти лунную базу от перегрева

МОСКВА, 23 января – РИА Новости.

В условиях экстремальных температур на поверхности Луны обеспечение эффективного теплообмена для лунной базы является одной из ключевых инженерных задач. Специалисты Московского авиационного института (МАИ) совместно с Федеральным медико-биологическим агентством (ФМБА) разработали инновационное решение, которое может значительно повысить эффективность систем охлаждения на Луне, используя местные ресурсы. Об этом сообщили в пресс-службе МАИ.

В основе нового проекта лежит идея применения лунного реголита — рыхлого грунта, покрывающего поверхность Луны, в качестве теплоносителя для системы охлаждения лунной базы. Вместе с водой, которая будет использоваться в замкнутом цикле, реголит позволит эффективно отводить избыточное тепло, накапливающееся в течение длительного и крайне жаркого двухнедельного лунного дня. Это решение призвано преодолеть одну из самых сложных проблем при создании долговременных обитаемых объектов на Луне — управление тепловым режимом в условиях отсутствия атмосферы и резких температурных перепадов.

Кроме того, использование местных ресурсов значительно снизит необходимость доставки больших объемов материалов с Земли, что существенно уменьшит затраты и повысит автономность лунной базы. Такой подход соответствует современным тенденциям освоения космоса, направленным на максимальное использование доступных на месте ресурсов (in-situ resource utilization). В перспективе разработанная технология может стать основой для создания надежных систем жизнеобеспечения на других планетах и спутниках.

Таким образом, инновационная методика МАИ и ФМБА открывает новые возможности для развития лунной инфраструктуры и способствует реализации амбициозных программ по освоению Луны и дальнего космоса. Продолжаются дальнейшие исследования и испытания, которые помогут адаптировать данное решение к реальным условиям и обеспечить безопасность и комфорт будущих космонавтов.

В настоящее время ведутся активные научные исследования и разработки, направленные на создание эффективных систем жизнеобеспечения для лунных миссий. В этих работах принимают участие ведущие специалисты Федерального медико-биологического агентства (ФМБА) России, что подчеркивает высокий уровень межведомственного сотрудничества в области космических технологий.

Как отметил автор проекта, исполняющий обязанности заведующего кафедрой 614 "Экология, системы жизнеобеспечения и безопасность жизнедеятельности" Александр Белявский, сутки на Луне длятся около 28 земных дней. За две недели непрерывного солнечного освещения поверхность спутника способна нагреваться до экстремальных температур, превышающих 120 градусов Цельсия. Такие условия создают серьезные трудности для традиционных систем охлаждения и отвода тепла, которые оказываются неэффективными в лунной среде.

В ответ на эти вызовы Белявский разработал инновационный и экономически целесообразный метод терморегуляции. Его суть заключается в использовании реголита — лунного грунта, пропитанного водой, в качестве теплового аккумулятора. Эта технология позволяет аккумулировать избыточное тепло и предотвращать перегрев оборудования и жилых модулей. Применение такого подхода открывает новые перспективы для длительного пребывания человека на Луне и обеспечивает надежную защиту от экстремальных температурных колебаний.

Таким образом, интеграция передовых научных решений и межведомственного сотрудничества способствует созданию эффективных систем обеспечения безопасности и комфорта в условиях лунной экспедиции. Разработка Белявского представляет собой значительный шаг вперед в освоении космоса и может стать ключевым элементом будущих пилотируемых миссий на спутник Земли.

Лунный реголит представляет собой сложный и неоднородный слой, покрывающий поверхность спутника Земли, и играет ключевую роль в планировании лунных миссий. Он состоит из базальтов и анортозитов — пород, образующих основу лунной коры, а также включает минеральные и стекловидные частицы, дополненные чрезвычайно мелкой и острой космической пылью. Эта пыль, несмотря на свой микроскопический размер, обладает высокой абразивной активностью, что создает серьезные проблемы для техники и экипировки астронавтов. Частицы способны проникать через уплотнители скафандров и механизмы оборудования, вызывая быстрый износ, засорение и даже поломки, что значительно усложняет проведение длительных лунных экспедиций.

Для решения этой проблемы ученые разработали инновационный метод, который позволяет минимизировать контакт оборудования с агрессивным лунным реголитом. Принцип работы предложенного решения напоминает гигантский термос, расположенный под поверхностью Луны, который эффективно изолирует и защищает важные механизмы от проникновения пыли. Такая технология не только продлевает срок службы оборудования, но и повышает безопасность и комфорт работы астронавтов на Луне, что особенно важно в условиях длительных миссий и строительства лунных баз.

Внедрение этой системы открывает новые возможности для освоения Луны, позволяя значительно снизить риски, связанные с воздействием реголита. Это важный шаг к созданию устойчивой и надежной инфраструктуры на спутнике Земли, что, в свою очередь, способствует развитию космических исследований и подготовке к будущим полетам на Марс и другие планеты. Таким образом, понимание природы лунного реголита и эффективная защита от его воздействия являются ключевыми аспектами успешного освоения космоса.

Эффективное управление тепловыми ресурсами является одной из ключевых задач при эксплуатации лунной базы, особенно учитывая экстремальные колебания температуры на поверхности Луны. В течение светового дня избыточное тепло, вырабатываемое системами базы, аккумулируется с помощью теплоносителя, который транспортирует энергию в специально зарытый в грунт резервуар. В этом резервуаре происходит фазовый переход воды — лёд тает, поглощая и сохраняя тепловую энергию. Такой метод позволяет эффективно накапливать тепло, минимизируя потери в течение дня.

Когда наступает ночь и температура на поверхности резко снижается, процесс меняется на обратный: лёд в резервуаре замерзает, выделяя ранее накопленное тепло. Это тепло затем рассеивается в космос через радиаторы, обеспечивая поддержание необходимого микроклимата внутри базы. Такой циклический процесс фазового перехода воды служит надежным и энергоэффективным способом регулирования температуры в условиях лунного вакуума и экстремальных температурных перепадов.

По результатам проведённых инженерных расчётов, для обеспечения теплового комфорта и безопасности минимальной конфигурации лунной базы, рассчитанной на размещение трёх космонавтов, потребуется тепловой аккумулятор объёмом примерно 20 кубических метров. Этот объём обеспечивает достаточный запас тепла для поддержания стабильных условий в течение ночного периода. В дальнейшем, с увеличением численности экипажа и расширением инфраструктуры, объём и мощность таких аккумуляторов будут соответственно масштабироваться, что требует тщательного проектирования и оптимизации систем терморегуляции. Таким образом, использование фазовых переходов воды в качестве теплоаккумулятора представляет собой перспективное решение для создания устойчивых и энергоэффективных лунных баз будущего.

В современную эпоху активного освоения космоса внимание ведущих стран сосредоточено на стратегическом захвате наиболее выгодных участков на лунных полюсах. Эти регионы привлекают исследователей благодаря постоянному наличию солнечного света и потенциальным запасам воды в виде льда, что значительно облегчает создание устойчивых лунных баз. Однако, по мере развития лунных миссий, неизбежно возникнет необходимость в освоении всей поверхности Луны, что потребует разработки и внедрения инновационных технических решений для различных условий и ландшафтов. Как отметил Белявский, на сегодняшний день нет аналогов нашему уникальному подходу, который способен обеспечить эффективное и комплексное освоение лунной поверхности.

В рамках этих амбициозных планов Федеральное медико-биологическое агентство (ФМБА) реализует проект создания полноразмерного наземного прототипа лунного модуля прямо в Москве. Этот прототип будет размещён в специально оборудованном ангаре, заполненном искусственным реголитом — материалом, имитирующим лунный грунт. Такая экспериментальная установка позволит провести комплексные испытания систем теплового режима, а также других жизненно важных систем жизнеобеспечения, необходимых для поддержания работы будущей лунной базы в суровых условиях космоса. Благодаря этим испытаниям инженеры смогут выявить и устранить возможные проблемы ещё на этапе проектирования, что повысит надёжность и безопасность будущих миссий.

Таким образом, создаваемый прототип не только станет важнейшим шагом в подготовке к длительному пребыванию человека на Луне, но и заложит основу для дальнейшего развития технологий освоения других планет и космических объектов. Инновационные решения, разрабатываемые сегодня, откроют новые горизонты для человечества, сделав космическое пространство более доступным и безопасным для будущих поколений исследователей.

Источник и фото - ria.ru