Rover pro průzkum temných koutů Měsíce získá energii laserem


Laserové světlo prosvítající temnotou by mohlo pohánět robotické průzkumníky na nejzajímavějších místech naší Sluneční soustavy: třeba v permanentně stíněných kráterech kolem lunárních pólů, které jsou bohaté na vodní led a další cenné materiály.

V rámci programu ESA „Discovery & Preparation“ byl financovaný návrh laserového systému, který dokáže rover zásobovat energií až na vzdálenost 15 km. Samotné vozidlo tak může nerušeně provádět průzkum temných kráterů.

V nejvyšších lunárních šířkách zůstává Slunce po celý rok jen velmi nízko nad obzorem, takže vrhá dlouhé stíny a mnohé krátery jsou trvale ponořeny ve stínu. Dost možná, že po miliardy let. Data ze sondy NASA LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), indické Chandrayaan-1 a ESA SMART-1 ukazují, že tyto „oblasti s trvalým stínem“ jsou bohaté na vodík, což je silný náznak možné přítomnosti vodního ledu.

Kromě cíle vědeckého zájmu představuje tento led hodnotnou komoditu pro lunární kolonisty: může sloužit jako zdroj pitné vody, kyslíku pro dýchání, stejně jako jde o zdroj raketového paliva pro kyslíko-vodíkové motory. Ovšem abychom získali jistotu, že jsou naše předpoklady správné, musíme se do těchto temných kráterů vydat a probádat je.

Jakýkoliv rover, který se do jejich stínu dostane, ovšem nebude moci spoléhat na sluneční baterie. Naopak bude muset odolávat extrémně nízkým teplotám srovnatelným s těmi, které panují třeba na povrchu Pluta. Tedy mínus 240 stupňů Celsia, což je jen nějakých třicet stupňů nad absolutní nulou.

„Standardní doporučení pro podobnou situaci je vybavit rover jadernými radioizotopovými termoelektrickými generátory,“ komentuje robotický inženýr ESA Michel Van Winnendael. „Což ale představuje problém z hlediska komplexnosti, ceny a řízení teploty. Rover se totiž může přehřát tak, že hledání a analyzování vzorků ledu se stane neproveditelné.“

„Studie se tak věnovala alternativě, a to na použití energetického systému založeného na laseru. Inspirovala se pozemskými experimenty s drony, které celé hodiny zásobují a udržují v letu právě lasery.“

Desetiměsíční studie PHILIP (Powering rovers by High Intensity Laser Induction on Planets) realizovaná na základě kontraktu ESA italskou společností Leonardo a rumunským Národním institutem výzkumu a vývoje pro optoelektroniku nyní přichází s kompletním návrhem laserem poháněné mise.

Zahrnuje výběr lokality pro přistávací modul v některé z trvale osvětlených oblastí mezi krátery de Gerlache a Shackleton v oblasti jižního pólu. Modul ponese infračervený laser o výkonu 500 W, který budou napájet sluneční baterie. Laserový paprsek bude zaměřený na 250 kg těžký rover, který se vydá do oblastí v trvalém stínu.

Rover bude měnit laserové světlo na elektrickou energii za použití upravené verze standardního panelu slunečních baterií. Fotodiody na stranách panelu jej budou udržovat s centimetrovou přesností natočený ve směru laserového paprsku.

Studie identifikovala cesty, které by mohly rover přivést dolů po relativně mírném svahu se sklonem 10 stupňů, přičemž bude zachována základní podmínka: rover bude stále v přímé viditelnosti s přistávacím modulem. Laserový paprsek bude možné zároveň použít jako dvoucestnou komunikační linku s modulovaným retro-reflektorem umístěným na druhém z panelů roveru, který bude vysílat pulsy ve světle odraženém zpět k přistávacímu modulu.

V rámci přípravy na projekt ESA již dříve provedla testy v krajině odpovídající měsíční na Tenerife, kde během nočních zkoušek simulovala operace roveru v trvalém stínu.

Michel Van Winnendael dodává: „Projekt PHILIP je dokončený. Nyní tak jsme o krok blíže pohánění roverů lasery, což usnadní průzkum zastíněných oblastí na Měsíci. Jsme ve frázi, kdy můžeme začít se stavbou a testováním prototypů, což by mělo být realizováno v následných technologických programech ESA.“

Další informace jsou k dispozici na portálu Evropské kosmické agentury (ESA).

Rubriky