Для функционирования всех систем и устройств на лунной базе необходимо большое количество электрического тока. Для этого можно предпринять несколько решений:
1) Солнечные батареи. Это очень выгодный способ выработки электроэнергии, так как, во-первых, это возобновляемый источник энергии, а значит не потребуется дополнительных поставок, во-вторых, из-за отсутствия атмосферы на Луне количество попадающего на поверхность солнечного света больше, по сравнению с Землёй, а, следовательно, возрастает и выработка энергии одной платформой той же величины что и на Земле. Однако, на Луне день и ночь длятся по 13,5 Земных суток и в ночное время выработка приостанавливается. А значит необходимо поставить для лунной базы накопители энергии, способных поддерживать станцию без выработки энергии на всю длину лунной ночи и даже с запасом, а также число солнечных панелей, которые смогут за время лунного дня полностью зарядить эти накопители.
2) Ветряные генераторы. На Луне постоянно бушуют песчаные бури, которые видно вдоль всего терминатора. Эти бури можно использовать как потоки ветра на Земле – ветряные генераторы смогут вырабатывать за счёт них энергию. Преимущества этого метода в том, что они не зависят от времени суток, а значит могут вырабатывать энергию в лунную ночь, когда солнечные панели бесполезны, а значит приток энергии будет и ночью. Отрицательная же сторона заключается в том, что пылевые бури временные, могут менять направление и силу потока, что вынуждает регулировать напряжение, а также пылью будут истираться установки, а значит им нужен будет регулярный ремонт и замена частей.
3) Атомный электрогенератор. Он используется по всему миру уже очень давно. Такими генераторами обслуживаются даже некоторые подводные лодки, а значит их можно использовать для электроснабжения и лунной базы, но ему понадобится качественная защита от радиации и во время перелёта, и во время расположения на базе. Так же ему потребуются поставки рабочего радиоактивного вещества и его утилизация или захоронение.
|
|
4) Термоядерный реактор. Учёными уже давно разрабатывается реактор термоядерного синтеза. Его преимущество заключается в огромном выводе энергии при малых ресурсных затратах. Так же на Луне находится Гелий-3 – перспективное топливо для термоядерного реактора, при этом более продуктивное, чем нынешнее. Ещё одним преимуществом является то, что по сравнению с атомными электростанциями ТЯР намного безопаснее в радиационном отношении. Однако, этот реактор до сих пор находится в разработке и необходимого для реакции нагрева плазмы до сих пор достичь не удалось, так же на данном этапе разработки ТЯР имеет огромные размеры и массу, что усложняет его доставку и установку на Луне.
5) Термоэлектрогенераторы. Этот тип электрогенераторов может использоваться в качества дополнительного, например, подключаемый к солнечным батареям может одновременно принимать часть нагрева солнечных батарей на себя, чем уменьшит их износ и при этом вырабатывать дополнительное количество электроэнергии, однако, как и в случае солнечных батарей, польза от них будет только во время солнечных дней. Так же их можно использовать и в качестве самостоятельных генераторов – нагрев происходить будет от падающих на них солнечных лучей. Так же можно подсоединить эти генераторы к любому устройству, излучающему излишнее тепло или которые необходимо остужать, чем будем иметь двойную пользу, как в случае «симбиоза» термоэлектрогенераторов с солнечными батареями.
|
|
6) Турбинные электрогенераторы. Для выработки электроэнергии можно использовать водно-паровые турбинные генераторы с разными рабочими веществами. Суть устройства заключается в том, что в нижней камере будет находиться разогреваемое вещество, по трубе в центре будет подниматься уже парообразовавшееся вещество и крутить находящуюся в этой трубе турбину с лопастями. Верхняя камера меньше по объёму, и в ней будет накапливаться остужаемый пар, пар должен успеть конденсироваться и стечь в стоковую трубу до того, как верхняя камера заполнится паром. Труба, через которую поступает пар необходимо сделать с выгнутым выходом, что бы сконденсировавшаяся жидкость не затекала обратно в неё. Из верхней камеры в нижнюю конденсат будет поступать через вторую, сточную трубу, которая может подходить к той же турбине, что и первая труба, чем будет сильнее разгонять турбину, или же иметь отдельно свою турбину. Стоковая труба должна подавать жидкость в нижнюю камеру на более низком уровне, нежели расположены будут нагревательные элемент или поверхности нагрева. Преимущества этого способа выработки электроэнергии заключается в том, что это может работать как в лунную ночь, так и в лунный день, стоит лишь изменить вещество и расположение устройства. Рассмотрим устройство для лунной ночи: известно, что на глубине реголита всего в 1 метр температура держится около -35˚С; в такой ситуации нам необходимо разместить нижнюю камеру, закопанной в реголит на глубину 1 метр и ниже, нагревательные элементы в верхней части камеры, а верхняя камера будет расположена над реголитом, что бы охлаждаться от окружающей среды самостоятельно; в качестве рабочего вещества разумно использовать Хлор: температура кипения хлора всего -34,04 ˚С, а значит для парообразования нагрев необходим относительно реголита совсем небольшой, температура кристаллизации хлора -101 ˚С, следовательно труба для пара будет небольшой. Эта особенность позволяет работать данному электрогенератору на протяжении почти всей лунной ночи. Рассмотрим устройство для лунного дня: в этом случае нижняя камера должна располагаться верхней частью на поверхности для нагрева от солнечных лучей, и нижней в реголите, куда будет стекать сконденсировавшееся вещество, труба для отвода парообразовавшегося вещества будет проходить над поверхностью, а верхняя камера должна быть размещена в стенке кратера на достаточной глубине, что бы от солнечных лучей не нагреваться и остывать до температуры около -35 ˚С, как и реголит на глубине 1 метра, из верхней камеры в нижнюю стоковая труба должна проходить под поверхностью на глубине 1 метра, что бы вещество не нагревалось. Здесь так же можно использовать хлор, так как при температуре грунта в -35 ˚С хлор будет конденсироваться, но для данного устройства объём верхней камеры должен быть не меньше, чем объём нижней, так как здесь остывать и конденсироваться будет намного дольше, однако так можно добиться, что электроэнергия будет постоянно – при температуре ниже -34 ˚С будут работать ночные устройства, а при температуре выше -34 ˚С будут работать дневные устройства. Так же для дневных устройств можно использовать Бром с температурой парообразования в 59 ˚С, что позволит уменьшить объём верхней камеры, так как разница между температурой реголита и температурой конденсации рабочего вещества будут сильно отличаться, и рабочее вещество быстрее будет конденсироваться и стекать. Однако между фазой дневной и ночной выработки электроэнергии будет небольшой перерыв, но не сильно существенный, так как возрастание и падение температуры поверхности при смене дня и ночи протекает быстро, а значит выгоднее для дневного устройства в качестве рабочего вещества использовать бром.
|
|
7) Ещё одним дополнительным источником энергии могут стать генераторы, встроенные в тренажёры для колонистов:
a) Велотренажёр – генератор работает, пока колонист крутит педали тренажёра.
b) Тренажёры на поднятие веса – вместо противовеса будет подключен генератор, но только так, чтобы генератор раскручивало в 1 сторону, для изменения противовеса предлагаю использовать или разные подключаемые генераторы, или один генератор, но по желанию добавлять массовые противовесы.
c) Возможна установка беговых и ходовых дорожек со специальными углублениями или упорами для стоп ног, что бы занимающийся толкал полотно, по которому движется, а крутящееся полотно раскручивало бы и генератор.