中國(guó)提出在月球南極附近建造激光供能塔，實(shí)現(xiàn)無(wú)線電力傳輸

為月球永久陰影區(qū)中的設(shè)備供電，仍然是未來(lái)任務(wù)面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

中國(guó)研究人員提出，月球可能成為首個(gè)將無(wú)線電力傳輸技術(shù)投入實(shí)際應(yīng)用的地方。這一概念聚焦于月球南極，那里的高地隕坑邊緣幾乎能持續(xù)接收到陽(yáng)光，而鄰近的永久陰影隕坑則始終處于黑暗之中，并被認(rèn)為蘊(yùn)藏著大量水冰。

在這種方案下，在黑暗隕坑中作業(yè)的月球車(chē)不必依賴長(zhǎng)長(zhǎng)的電纜或攜帶沉重的電池系統(tǒng)，而是通過(guò)激光束獲取能量，這些激光束由安裝在陽(yáng)光普照的高地上的太陽(yáng)能站發(fā)射。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家表示，這種方法可以為在月球上一些最具挑戰(zhàn)性也最具科學(xué)價(jià)值的環(huán)境中進(jìn)行的探測(cè)任務(wù)，提供更高效的能源供應(yīng)方式。

新研究詳述了月球激光電網(wǎng)的運(yùn)作方式

在一項(xiàng)發(fā)表在《深空探測(cè)學(xué)報(bào)》上的同行評(píng)審研究中，研究人員針對(duì)月球表面提出了一種基于激光的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化部署策略。該研究由哈爾濱工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家領(lǐng)銜，他們同時(shí)也隸屬于激光空間信息全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和宇航機(jī)構(gòu)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

據(jù)報(bào)道，這兩所機(jī)構(gòu)在推動(dòng)中國(guó)航空航天研究方面發(fā)揮著戰(zhàn)略作用，其專業(yè)技術(shù)涵蓋激光技術(shù)、空間系統(tǒng)以及為未來(lái)月球探測(cè)任務(wù)服務(wù)的新一代工程。

研究人員表示，他們的發(fā)現(xiàn)有助于為未來(lái)的月球研究站及其配套能源基礎(chǔ)設(shè)施奠定基礎(chǔ)。根據(jù)這項(xiàng)研究，將激光傳輸站重新部署約330英尺（約100米），可使網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋率提高超過(guò)35%，同時(shí)使供能區(qū)域幾乎實(shí)現(xiàn)全面連接。

這一方案的提出正值中美兩國(guó)加緊努力，以在月球上建立持續(xù)的人類與科學(xué)存在之際。月球南極已成為美國(guó)國(guó)家航空航天局阿爾忒彌斯計(jì)劃和中國(guó)嫦娥任務(wù)的主要目的地。該區(qū)域之所以特別受關(guān)注，是因?yàn)槠涓呗柕纳郊鼓塬@得長(zhǎng)時(shí)間的日照，而其永久陰影隕坑據(jù)信含有水冰，這使其成為科學(xué)研究、就地資源利用和未來(lái)月球基地開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵地點(diǎn)。

為陽(yáng)光無(wú)法到達(dá)之地的月球車(chē)供能

為月球永久陰影區(qū)的設(shè)備供電仍是未來(lái)任務(wù)的一大難題，因?yàn)檫@些隕坑中作業(yè)的月球車(chē)無(wú)法依靠太陽(yáng)能電池板，而電池又可能無(wú)法為長(zhǎng)時(shí)間的探測(cè)提供足夠的續(xù)航能力。該提議的系統(tǒng)將利用日照山脊上的太陽(yáng)能陣列產(chǎn)生激光束，將能量傳輸?shù)皆虑蜍?chē)搭載的接收器上，再將光能轉(zhuǎn)換回電能。

該提議的系統(tǒng)將依賴多個(gè)相互連接的站點(diǎn)，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使月球車(chē)能夠在無(wú)需攜帶大型自帶電池的情況下，在各個(gè)供能區(qū)域之間移動(dòng)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的研究人員并非僅根據(jù)日照情況選擇位置，而是采用統(tǒng)計(jì)建模來(lái)確定最佳部署點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)能源覆蓋范圍最大化和強(qiáng)勁的網(wǎng)絡(luò)連接性。

中國(guó)研究人員表示，他們的優(yōu)化方法創(chuàng)建了一個(gè)持續(xù)穩(wěn)定的激光供能網(wǎng)絡(luò)。為驗(yàn)證這一概念，研究團(tuán)隊(duì)使用了美國(guó)國(guó)家航空航天局月球軌道激光高度計(jì)獲取的沙克爾頓隕坑周?chē)鷧^(qū)域的數(shù)據(jù)，該隕坑是未來(lái)月球任務(wù)最重要的地點(diǎn)之一。

該模型將有效能源覆蓋率從近18%提升到24%以上，同時(shí)將區(qū)域連接性從40%以下提升到接近100%。模擬顯示，在約3英里（約4.8公里）的距離上，該系統(tǒng)仍能提供足夠的電力，支持月球車(chē)在月球永久陰影區(qū)運(yùn)行。

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