一种新的月球车设计可以在月球上爬行数十年,用以收集水

知新了了 2024-09-27 10:22:12

自1998年以来,我们就知道月球上存在水冰。这些大型沉积物是在极地周围永久阴影的陨石坑中发现的。挑战在于如何获得它,因为阴影环形山不是太阳能汽车运行的最佳地点。一组工程师已经确定了一种由镅-241(americium-241)驱动的冰矿车的设计。这种元素的半衰期为432年,是车辆在黑暗中运行几十年的理想电源。

月球极地地区的冰对我们未来的太空探索至关重要,不仅是月球之旅,而且是我们在太阳系中伸展双腿的时候。它被认为是由彗星沉积或与太阳风相互作用形成的古老物质。把材料带到月球上是昂贵的,所以在月球上收割要有效率得多。月球上的冰可以提供饮用水、破碎所需的氧气,甚至可以提供火箭燃料所需的氢气。调查表明,在月球两极沉积了大约6000亿公斤的冰。

未来月球采集任务面临的挑战是,在永久阴影区(或称为PSR)的操作不能像通常的情况那样由太阳能电池板供电。环境也很冷,在40K的地区,那是-233摄氏度,在这样的温度下,需要特殊的功率考虑。

一组研究人员一直在探索使用放射性同位素动力系统(RPS)来提供热能和电力系统。这些动力系统以前在深空任务中使用过,比如旅行者号和新视野号。它们的工作原理是利用放射性同位素钚-238自然衰变释放的热量发电。

莱斯特大学的Marzio Mazzotti领导的团队利用放射性衰变产生的能量对一辆冰矿探测车进行了探索。它的半衰期为432年,这意味着一半的镅样本需要432年才能衰变。在此期间,物质中一半的原子将转化为不同的元素。使用这种电源将为月球极地陨石坑黑暗中的冰矿探测车提供数十年的稳定电源。

使用放射性同位素发电系统并不新鲜,但该团队提出了一个想法,即未使用的多余热量可以用来从月球物质样本中热开采冰。探测器将配备一个升华板,可以将任何冰沉积物转化为气体,并将其收集在冷阱中。

该团队开发了一个热管理系统模型,并对水冰含量为0- 10%的冰冷风化层(月球表面的细尘埃)材料进行了测试。他们的模拟表明,使用RPS动力的月球车,在月球的PSR中使用热技术开采冰是可能的。

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