Астронавты, перемещаясь по Луне на транспортных средствах, сталкиваются с опасностями не только невесомости и потенциальных кратеров, но и резкими перепадами температур. Температура на Луне колеблется от жарких 127°C до морозных -173°C.
Команда из Университета Нагои в Японии разработала устройство теплового выключателя для повышения долговечности луноходов. Их исследования, проведенные совместно с Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA), были опубликованы в журнале Applied Thermal Engineering.
Будущие лунные миссии потребуют надежных машин, способных работать в суровых условиях. Признавая эту необходимость, команда из Университета Нагои создала устройство с тепловым выключателем, которое обещает продлить срок службы лунных транспортных средств. Их исследования были проведены в сотрудничестве с JAXA и опубликованы в журнале Applied Thermal Engineering.
Технология теплового переключателя, которая может переключаться между дневным рассеиванием тепла и ночной изоляцией, необходима для долгосрочного исследования Луны. Днем луноход активен, и электронное оборудование выделяет тепло, которое нужно активно охлаждать и рассеивать из-за отсутствия воздуха в космосе. Ночью электронику необходимо изолировать от экстремального холода.
Современные устройства обычно используют нагреватели или пассивные клапаны для изоляции ночью. Однако нагреватели стоят дорого, а пассивные клапаны могут увеличивать скорость потока жидкости, что снижает эффективность теплопередачи. Технология, разработанная командой Нисикавары, предлагает компромисс. Она обеспечивает низкое падение давления, как у пассивных клапанов, и низкое энергопотребление, как у нагревателей, сохраняя тепло ночью без ущерба для дневного охлаждения.
Устройство терморегулирования сочетает в себе петлевую тепловую трубку (КТТ) и электрогидродинамический (ЭГД) насос. Днем насос ЭГД неактивен, позволяя КТТ работать в обычном режиме. В луноходах КТТ использует хладагент, который перемещается между паровым и жидким состояниями. Жидкий хладагент испаряется в испарителе, отводит тепло через радиатор и затем конденсируется обратно в жидкость. Этот цикл осуществляется за счет капиллярных сил в испарителе, что делает его энергоэффективным.
Ночью насос ЭГД создает давление, противоположное потоку КТТ, останавливая движение хладагента и изолируя электронику от холода с минимальным потреблением энергии. Исследование команды включало выбор формы электродов ЭГД-насоса, конструкцию устройства, оценку производительности и демонстрационные испытания. Результаты показали, что энергопотребление ночью было практически нулевым.
Этот новаторский подход не только обеспечивает выживание марсохода при экстремальных температурах, но и минимизирует затраты энергии, что крайне важно в условиях ограниченных ресурсов на Луне. Это закладывает основу для интеграции в будущие лунные миссии, способствуя устойчивым усилиям по исследованию Луны.
Эта технология может применяться не только для луноходов, но и для управления температурой космических кораблей. Интеграция технологии EHD в системы управления теплоносителем может повысить эффективность теплопередачи и решить эксплуатационные проблемы. В будущем это может сыграть важную роль в освоении космоса.
Разработка устройства с тепловым выключателем знаменует важный шаг в разработке технологий для долгосрочных лунных миссий и других космических проектов, обеспечивая надежную работу в экстремальных условиях космоса.
