|
Солнечные батареи, изготовленные из лунной пыли
|
|
|
|
Та же грязь, которая прилипает к ботинкам астронавтов, может однажды поддерживать их освещение. В исследовании, опубликованном в журнале Device, исследователи создали солнечные батареи, изготовленные из имитированной лунной пыли. Элементы эффективно преобразуют солнечный свет в энергию, противостоят радиационному воздействию и уменьшают необходимость транспортировки тяжелых материалов в космос, предлагая потенциальное решение одной из самых сложных задач освоения космоса - создание надежных источников энергии.
|
|
|
|
"Солнечные батареи, используемые в настоящее время в космосе, являются потрясающими, достигая эффективности от 30% до даже 40%, но за эту эффективность приходится платить", - говорит ведущий исследователь Феликс Ланг из Университета Потсдама, Германия. "Они очень дорогие и относительно тяжелые, потому что в качестве покрытия используют стекло или толстую фольгу. Трудно оправдать перенос всех этих ячеек в космос".
|
|
|
|
Вместо того, чтобы доставлять солнечные батареи с Земли, команда Лэнга изучает материалы, доступные на самой Луне. Они намерены заменить стекло земного производства стеклом, изготовленным из лунного реголита - рыхлых обломков скалистой поверхности Луны. Одно только это изменение могло бы сократить стартовую массу космического корабля на 99,4%, сократить транспортные расходы на 99% и сделать более осуществимыми долгосрочные поселения на Луне.
|
|
|
|
|
|
|
Чтобы проверить эту идею, исследователи расплавили вещество, предназначенное для имитации лунной пыли, в лунное стекло и использовали его для создания нового вида солнечных элементов. Они создали элементы, соединив лунное стекло с перовскитом — классом кристаллов, которые дешевле, проще в изготовлении и очень эффективно превращают солнечный свет в электричество. На каждый грамм материала, отправляемого в космос, новые панели вырабатывают в 100 раз больше энергии, чем традиционные солнечные панели.
|
|
|
|
"Если вы уменьшите вес на 99%, вам не понадобятся сверхэффективные солнечные элементы на 30%, вы просто сможете производить их в большем количестве на Луне", - говорит Лэнг. "Кроме того, наши элементы более устойчивы к радиации, в то время как другие со временем разрушатся".
|
|
|
|
Когда команда ученых обработала солнечные батареи космическим излучением, модели из лунного стекла превзошли земные. В космосе стандартное стекло медленно темнеет, блокируя солнечный свет и снижая эффективность. Но лунное стекло имеет естественный коричневый оттенок из-за примесей лунной пыли, которая стабилизирует стекло, предотвращает его дальнейшее потемнение и делает ячейки более устойчивыми к радиации.
|
|
|
|
Команда обнаружила, что изготавливать лунное стекло на удивление просто. Оно не требует сложной очистки, а концентрированный солнечный свет сам по себе может обеспечить экстремальные температуры, необходимые для превращения лунного реголита в стекло. Изменяя толщину лунного стекла и состав солнечных элементов, команде удалось добиться эффективности в 10%. Используя более прозрачное лунное стекло, которое пропускает больше света, они полагают, что смогут достичь эффективности в 23%.
|
|
|
|
Тем не менее, Луна создает проблемы, которых нет на Земле. Пониженная гравитация может изменить форму лунного стекла. Растворители, используемые в настоящее время для обработки перовскита, не будут работать в вакууме Луны. Резкие перепады температур могут угрожать стабильности материалов. Чтобы выяснить, действительно ли их солнечные батареи из лунной пыли жизнеспособны, команда надеется провести небольшой эксперимент на Луне, чтобы протестировать их в реальных лунных условиях.
|
|
|
|
"От добычи воды в качестве топлива до строительства домов из лунного кирпича ученые находят способы использования лунной пыли", - говорит Лэнг. "Теперь мы можем превратить ее и в солнечные батареи, которые, возможно, будут обеспечивать энергией будущий лунный город".
|
|
|
|
Источник
|
