de.wedoany.com-Bericht: Forscher der Harbin Institute of Technology haben ein neues Konzept zur Stromversorgung von Mondfahrzeugen vorgeschlagen, das es ihnen ermöglicht, bei der Erkundung von Kratern nicht auf lange Kabel oder schwere Batterien angewiesen zu sein. Das Konzept konzentriert sich auf den Südpol des Mondes und nutzt die Tatsache aus, dass die hoch aufragenden Ränder lokaler Krater nahezu ununterbrochenes Sonnenlicht empfangen, während die nahegelegenen, permanent beschatteten Krater in völliger Dunkelheit liegen und vermutlich große Mengen an Wassereis enthalten.
In der in der Zeitschrift „Journal of Deep Space Exploration“ veröffentlichten, von Fachkollegen begutachteten Studie schlägt ein Wissenschaftlerteam der Harbin Institute of Technology eine optimierte Strategie für die Platzierung eines Laserkraftübertragungsnetzwerks auf der Mondoberfläche vor. Die Forscher gehen davon aus, dass Mondfahrzeuge, die in diesen dunklen Kratern arbeiten, Energie über Laserstrahlen empfangen können, die von in der Nähe auf sonnenbeschienenen Gipfeln stationierten Solarkraftwerken ausgesendet werden, ohne schwere Batteriesysteme mitführen zu müssen. Die Studie wird von Wissenschaftlern der Harbin Institute of Technology geleitet, die gleichzeitig dem National Key Laboratory of Laser Space Information und dem National Key Laboratory of Astronautic Agencies angehören. Die Forschung zeigt, dass eine Neuplatzierung der Laserübertragungsstationen um etwa 330 Fuß (ca. 100 Meter) die effektive Abdeckung des Netzwerks um über 35 % erhöhen und das Stromversorgungsgebiet nahezu vollständig verbinden kann.
Die Stromversorgung von Geräten in den permanent beschatteten Regionen des Mondes stellt eine große Herausforderung für zukünftige Missionen dar. Mondfahrzeuge in diesen Gebieten können sich nicht auf Solarzellen verlassen, und Batterien könnten möglicherweise nicht genügend Ausdauer bieten. Das vorgeschlagene System würde Solarzellen-Arrays auf sonnenbeschienenen Bergrücken nutzen, um Laserstrahlen zu erzeugen, die an Empfänger auf den Mondfahrzeugen gesendet werden, welche die Lichtenergie dann in elektrische Energie umwandeln. Das System ist auf ein Netzwerk aus mehreren miteinander verbundenen Stationen angewiesen, das es den Mondfahrzeugen ermöglicht, sich zwischen den Stromversorgungsgebieten zu bewegen. Die Forscher verwendeten statistische Modelle, um optimale Platzierungspunkte zu identifizieren, die eine maximale Energieabdeckung und die Aufrechterhaltung der Netzwerkkonnektivität gewährleisten.
Um das Konzept zu testen, nutzte das Team Daten des Lunar Orbiter Laser Altimeters der US-amerikanischen National Aeronautics and Space Administration (NASA) aus der Umgebung des Shackleton-Kraters. Das Modell zeigte, dass die effektive Energieabdeckung von knapp 18 % auf über 24 % gesteigert werden konnte, während die regionale Konnektivität von unter 40 % auf nahezu 100 % verbessert wurde. Simulationen deuten darauf hin, dass das System über eine Entfernung von etwa 3 Meilen (ca. 4,8 Kilometer) immer noch genügend Strom liefern kann, um den Betrieb von Mondfahrzeugen in den permanent beschatteten Regionen des Mondes zu unterstützen.
Dieser Vorschlag kommt zu einer Zeit, in der die USA und China ihre Bemühungen verstärken, eine dauerhafte Präsenz auf dem Mond zu etablieren. Der Südpol des Mondes ist sowohl für das Artemis-Programm der NASA als auch für die chinesischen Chang'e-Missionen zu einem primären Ziel geworden. Mehr als ein halbes Jahrhundert nach dem Ende der Apollo-Ära ist ein neues Mondrennen zwischen China und den USA entbrannt. Der Zeitplan der NASA für eine bemannte Mondlandung wurde von 2027 auf 2028 verschoben, während China klar erklärt hat, bis 2030 eine bemannte Mondlandung durchführen zu wollen. Analysten zufolge haben beide Seiten bei der Entwicklung von Schlüsselkomponenten wie Trägerraketen, bemannten Raumschiffen und Mondlandefähren einen gleichwertigen Stand erreicht. Beide Länder haben ihre Landeziele auf den Südpol des Mondes ausgerichtet, wo es in den permanent beschatteten Gebieten reichhaltige Wassereisvorkommen gibt, die in Trinkwasser, Sauerstoff und Raketentreibstoff umgewandelt werden können.
In einem breiteren Kontext schlug SpaceX-CEO Elon Musk kürzlich in einem Interview eine Strategie vor, die Menschheit durch den Aufstieg auf der Kardaschow-Skala zu einer multiplanetaren Spezies zu führen. Die Kardaschow-Skala misst den technologischen Fortschritt einer Zivilisation, wobei die Fähigkeit zur Energienutzung das zentrale Kriterium ist. Musks geplanter Weg umfasst: kurzfristig die Lösung von Energieengpässen auf der Erde durch Starlink V3-Satelliten und Weltraum-KI-Rechenzentren; mittelfristig die Errichtung einer Mondbasis und von Satellitenfabriken, die die niedrige Schwerkraft und die Atmosphärenlosigkeit nutzen, um KI-Satelliten mit elektromagnetischen Railguns in den Tiefraum zu schießen; langfristig die Terraformierung des Mars. Sowohl für die chinesische Mondforschungsstation als auch für die von SpaceX geplante Mondfabrik stellt die Stromversorgung der Basis eine große Herausforderung dar: die effiziente Stromversorgung über lange Zeiträume in den permanent beschatteten Gebieten. Die drahtlose Laserenergieübertragung gilt in der Branche als eine der Lösungen. Sobald die drahtlose Energieübertragung über mehrere Kilometer auf der Mondoberfläche stabil realisiert ist, wird dies die technische Grundlage für die Energieübertragung über noch größere Entfernungen im Weltraum legen.
