الملخص:
أعلنت شركة الطيران الأمريكية Blue Origin مؤخرًا عن نظام جديد لتزويد الطاقة "Power Tower" للقواعد القمرية المستقبلية. ومن المخطط أن يتم نقل النظام إلى منطقة القطب الجنوبي للقمر بواسطة مركبة الهبوط القمرية Mark 1 التي تطورها الشركة. وبعد الهبوط، ستنشر تلقائيًا مجموعة شمسية عمودية بارتفاع 20 مترًا لتوفير دعم مستمر للطاقة لمنشآت سطح القمر المستقبلية.
لطالما كانت دورة الليل والنهار القمرية واحدة من التحديات الرئيسية التي تواجهها بعثات استكشاف القمر في مختلف البلدان. ويدوم كل يوم وليلة على القمر حوالي 14 يومًا أرضيًا. بالنسبة للمعدات التي تعتمد على الطاقة الشمسية، تعني الليالي الطويلة المقمرة عدم وجود إمدادات الطاقة، كما أن درجات الحرارة المنخفضة للغاية ستهدد بشكل خطير بقاء المعدات. ونتيجة لذلك، تعتمد العديد من البعثات القمرية غالبًا على أنظمة الطاقة النووية لمواصلة العمليات الليلية.
تعتقد شركة Blue Origin أن منطقة القطب الجنوبي للقمر توفر حلاً آخر. على غرار الأرض، يمتلك القمر أيضًا ميلًا لمحور دورانه، لكن ميله يبلغ حوالي 1.54 درجة فقط. وبسبب هذه العلاقة الهندسية الخاصة، فإن الشمس لا تغرب تمامًا تقريبًا عند القطب الجنوبي للقمر، ولكنها تتحرك دائمًا ببطء بالقرب من الأفق. في الصيف المحلي، قد يستمر الظلام بضع ساعات فقط؛ وحتى في فصل الشتاء، عادة ما تكون ساعات الظلام من يومين إلى سبعة أيام فقط. وفي الوقت نفسه، يخلق ضوء الشمس ذو الزاوية المنخفضة مناطق ظل طويلة وشبه دائمة في الحفر والمنخفضات.
للاستفادة الكاملة من هذه البيئة الخاصة، صممت Blue Origin نظام برج الطاقة. عندما يهبط مارك 1، ستفتح المعدات سارية طويلة مكونة من هيكل من سبيكة حلزونية، وسيحمل الجزء العلوي مجموعة شمسية مطوية. تشبه الألواح الشمسية المكشوفة مجموعتين من الستائر المعلقة عموديًا، والتي يمكنها التقاط ضوء الشمس المائل من الأفق بشكل فعال ومواصلة العمل بينما تتحرك الشمس على طول الأفق.
وفقًا لشركة Blue Origin، يستطيع النظام توليد الكهرباء بشكل مستمر بنسبة 44% إلى 100% من الوقت في مواسم مختلفة. بالمقارنة مع الحل التقليدي المتمثل في وضع الألواح الشمسية بشكل مسطح على سطح مركبة الهبوط، فإن تصميم النشر الرأسي يمكن أن يحسن بشكل كبير من كفاءة استخدام ضوء الشمس ذو الزاوية المنخفضة. وفي الوقت نفسه، يمكن لبرج الطاقة الذي يبلغ ارتفاعه 20 مترًا أيضًا توسيع نطاق الأفق المرئي، وبالتالي الحصول على المزيد من فرص ضوء الشمس.
من حيث الأداء، فقد تجاوزت الطاقة الناتجة للنسخة الحالية من برج الطاقة الواحد 10 كيلووات. على الرغم من أن هذا الرقم ليس رائعًا في أنظمة الطاقة الأرضية، إلا أنه يمثل بالفعل مستوى كبيرًا في مجال هندسة الطيران ويمكن أن يوفر دعمًا مستقرًا للطاقة للبنية التحتية لسطح القمر.
وذكرت شركة بلو أوريجين أن هذه التقنية ستخدم في استكشاف وتطوير حفر الظل في القطب الجنوبي للقمر في المستقبل. ويعتقد المجتمع العلمي عمومًا أن مناطق الظل طويلة المدى هذه تحتوي على كميات كبيرة من موارد الجليد المائي، ويعتبر الجليد المائي موردًا استراتيجيًا مهمًا لإنشاء قاعدة قمرية دائمة في المستقبل، يمكن استخدامها للحصول على مياه الشرب والأكسجين والوقود الصاروخي.
من خلال خطة تطوير طويلة المدى، لن يكون برج الطاقة موجودًا كمصدر منفصل للطاقة فحسب. تتصور شركة Blue Origin بناء شبكة قمرية صغيرة تتكون من أبراج طاقة متعددة لتوفير إمدادات الطاقة المستمرة للمركبات القمرية ووحدات السكن ومعدات التعدين ومرافق استخدام الموارد في الموقع من خلال التوصيل البيني، مما يضع أساس الطاقة للبشر المستقبليين للبقاء على القمر لفترة طويلة.
مع استمرار تقدم برنامج أرتميس ومشاريع تطوير القمر في مختلف البلدان، أصبحت كيفية إنشاء نظام طاقة مستقر وموثوق به قضية رئيسية في بناء القواعد القمرية. تعتبر خطة برج الطاقة التي أطلقتها شركة Blue Origin هذه المرة بمثابة استكشاف مهم للاستفادة من الظروف الطبيعية الفريدة للقطب الجنوبي للقمر وتقليل الاعتماد على الطاقة النووية.
التعليقات