Die NASA hat einen Plan, den Mond mit Energie zu versorgen

Trotz des ganzen Hypes um das kommende kommerzielle Raumfahrtzeitalter werden die NASA und andere Regierungsbehörden immer noch eine entscheidende Rolle in der Anfangsphase spielen, um einen Großteil der Infrastruktur in Betrieb zu nehmen, bevor kommerzielle Akteure ins Spiel kommen können. Diese Rolle wird in erster Linie besetzt indem wir der erste (und manchmal einzige) Kunde für eine Vielzahl von Unternehmen sind, die von der Nutzung der Weltraumressourcen profitieren möchten.

Regierungen auf der ganzen Welt beginnen sich der entscheidenden Rolle bewusst zu werden, die sie im potenziellen neuen Industriezeitalter spielen werden, und das amerikanische Repräsentantenhaus hat einen Schritt in Richtung Übernahme dieser Verantwortung getan, als es der NASA sechs Monate Zeit gab, einen Plan für die Ausarbeitung eines Plans auszuarbeiten Stromversorgungsinfrastruktur auf dem Mond. Als Reaktion darauf stellte Dr. John H. Scott, Cheftechnologe der NASA für Strom und Energiespeicherung, Ende April auf dem Space Power Workshop in Torrance, Kalifornien, einen vorläufigen Plan für die Entwicklung dieser Infrastruktur vor.

Die Herausforderungen bei der Energiegewinnung auf dem Mond sind gut dokumentiert. Das Sonnenlicht ist nicht konstant genug und Batterien, die bei Minusgraden betrieben werden, sind nicht groß genug, um typische Pläne für erneuerbare Energien am Südpol des Mondes umsetzen zu können, der wahrscheinlich als erster Landeplatz für das Artemis-Programm der NASA dienen wird. Für die In-situ-Ressourcennutzung sind jedoch große Energiemengen erforderlich, beispielsweise für die Herstellung von Raketentreibstoff, um Lander zurück zur Erde zu bringen und ein Basislager effektiv zu betreiben.

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Aber die vom Repräsentantenhaus geforderte Vision ging über die vorläufigen Artemis-Missionen hinaus und zielte darauf ab, wo es möglicherweise eine bedeutende private Industriepräsenz auf dem Mond geben könnte. Dr. Scott unterteilt diese Vision in drei Phasen – die Artemie-Basislager-Phase, die ? Phase, in der die NASA ein Hauptkunde kommerziell verfügbarer Energiedienstleistungen ist und ein ? Phase, in der die NASA einer von vielen anderen (vermutlich kommerziellen) Kunden ist, die bestehende Energiedienstleistungen nutzen.

In einigen überraschend guten Grafiken für eine Regierungspräsentation legt Dr. Scott auch wesentliche Technologieanforderungen für jede Phase dar und identifiziert, welche Lasten die Technologien zur Stromversorgung einsetzen könnten. Im ? Die Technologien reichen von Brennstoffzellen bis hin zu Heliostaten und können für den Antrieb von Rovern bis hin zu vollwertigen Labors eingesetzt werden.

Diese Technologien werden immer komplexer, da sich die industrielle Basis auf dem Mond in die ? Phase, in der Stromversorgungssystemkomponenten ISRU-Silizium-Photovoltaik umfassen und einige Stromlasten langfristige Oberflächenlebensräume umfassen würden. Dr. Scott zeigt auch Lücken in diesen Technologien auf, indem er „vorgesehene zukünftige Prioritäten“ für die Technologieentwicklung beschreibt.

In der Mars-Trilogie von Kim Stanley Robinson ist einer der ersten Astronauten auf dem Mars verständlicherweise glücklich, als er den Kernreaktor der Basis findet. Dr. Scott glaubt, dass eine ähnliche Technologie auch auf dem Mond hilfreich sein könnte, da es sich bei seiner Gap-A-Technologie um eine mobile Energiequelle zur Spaltung der Oberfläche handelt. Allerdings könnte die Technologie, die er als die wichtigste bezeichnet, für Nicht-Ingenieure eine Überraschung sein.

Strahlungsgehärtete Leistungselektronikschaltungen stehen für ihn ganz oben auf der Entwicklungsprioritätsliste. Das liegt daran, wie er sagt: „Keiner dieser Bausteine ​​oder Wachstumsambitionen wird etwas nützen, wenn beim ersten Sonnensturm das gesamte Stromnetz ausfällt. Da werden wir gebissen.“

Er hat Recht – dem Mond fehlt das Erdmagnetfeld, das die Elektronik auf dem Planeten (größtenteils) vor den Sonnenpartikeln schützt, die bei ihrem Auftreffen auf die Oberfläche verheerende Schäden an der Energieinfrastruktur anrichten könnten. Bei den Spannungen, die für die Stromversorgung einer ganzen Mondkolonie erforderlich sind, gab es bei den leistungselektronischen Schaltkreisen wie Konvertern und Wechselrichtern kaum oder gar keine Entwicklung. Daher ist die Strahlenhärtung dieser Komponenten von größter Bedeutung, da ohne sie das gesamte System ausfallen würde.

Es gibt einige Optionen, die die NASA bereits unterstützt, darunter die Arbeit an Halbleitern aus exotischen Materialien wie Diamanten. Es ist jedoch weitere Unterstützung erforderlich, um Technologien zu beweisen, auf die man sich verlassen kann, um die gesamte Mondinfrastruktur zu unterstützen.

Glücklicherweise hat das Repräsentantenhaus dies ebenfalls erkannt und im Jahr 2023 eine Finanzierung in Höhe von 40 Millionen US-Dollar angeboten, um die Entwicklung dieser Technologien zu unterstützen, mit der Absicht, sie bis 2026 zu demonstrieren. Das sollte rechtzeitig für eine signifikante dauerhafte Präsenz auf dem Mond sein. Aber wie Dr. Scott in seinem Vortrag sagte: „Es muss noch viel mehr untersucht werden.“ Er hat auch Recht, wenn er darauf hinweist, dass es, wenn diese Bemühungen erfolgreich sind, 200 Jahre nachdem Jules Verne „Von der Erde zum Mond“ schrieb, auf unserem nächsten Nachbarn möglicherweise dauerhaftes Leben geben könnte, das die karge Oberfläche in ein neues Zuhause verwandeln könnte.

Erfahren Sie mehr: John H. Scott / NASA – Lunar Surface Power SystemsUT – Power on the Moon. Was ist nötig, um die Mondnacht zu überleben?UT – Die NASA steigert die Leistung bei ihrer Lunar Wattage Challenge!UT – Wie versorgen Sie Ihre Mondbasis mit Strom? Mit einem mehrere Kilometer hohen Betonturm

Hauptbild: Künstlerische Darstellung von Artemis-Astronauten auf dem Mond. Bildnachweis – NASA