Kablosuz güç aktarımı ayın uzak tarafının keşfedilmesini sağlayabilir

Gelecekteki ay araştırmaları, hiçbir zaman Dünya ile aynı hizada olmamasına rağmen ayın uzak tarafından nasıl iletişim kurabilir? Yakın zamanda sunulan bir çalışma bu Havacılık ve Elektronik Sistemlerde IEEE İşlemleri Polytechnique Montréal’den bir çift araştırmacının, Dünya-Ay Lagrange Noktası 2’de (EMLP-2) bulunan bir ila üç uydudan ve güneş enerjisiyle çalışan bir uydudan oluşan kablosuz güç iletim yönteminin (WPT) potansiyelini araştırdığını umuyorum. ayın uzak tarafındaki alıcı.

Bu çalışma, mevcut üzerinde arXiv ön baskı sunucusu, bilim adamlarının ve gelecekteki ay astronotlarının Dünya ile ay arasında sürekli iletişimi sürdürmelerine yardımcı olma potansiyeline sahiptir, çünkü ayın uzak tarafı her zaman Dünya’ya dönük olduğundan, ayın dönüşünün neredeyse tamamen Dünya etrafındaki yörüngesiyle senkronize olması nedeniyle.

Burada Universe Today, IEEE Polytechnique Montréal’de doçent ve çalışmanın ortak yazarı Dr. Güneş Karabulut Kurt ile çalışmanın arkasındaki motivasyon, önemli sonuçlar, takip araştırması ve WPT’ye yönelik çıkarımlar hakkında bu araştırmayı tartışıyor. Peki bu çalışmanın arkasındaki motivasyon neydi?

Dr. Kurt, Universe Today’e şunları söylüyor: “Bu araştırma, ay yüzeyinde geleneksel kabloların kullanılmasıyla ortaya çıkan lojistik ve teknik zorlukların üstesinden gelme hedefiyle motive ediliyor.” “Ay’ın pürüzlü, tozlu yüzeyine kablo döşemek, devam eden bakım ve aşınma sorunlarına yol açacaktır, çünkü ay tozu oldukça aşındırıcıdır. Öte yandan, büyük miktarda kablonun aya taşınması önemli miktarda yakıt gerektirir ve bu da enerji tüketimine önemli ölçüde katkıda bulunur. görevin masrafları.”

Araştırma için araştırmacılar, hem ayın uzak tarafının (LFS) hem de görüş hattının sabit kapsamını korumak için EMLP-2 halo yörüngesinde bir, iki veya üç uydunun yeterli olup olmadığını tespit etmek için sayısız hesaplama ve bilgisayar modeli kullandılar. Dünya ile. Bağlam açısından, EMLP-2 ayın uzak tarafında yer alır ve halo yörüngesi ayın yörüngesine dik veya yan taraftadır. Çalışmada yer alan hesaplamalar arasında her bir uydu arasındaki mesafeler, uydular ile yüzey alıcısı arasındaki anten açıları, LFS yüzey kapsama miktarı ve uydular ile LFS yüzey antenleri arasında iletilen güç miktarı yer aldı. Peki bu çalışmadan elde edilen en önemli sonuçlar nelerdi?

Dr. Kurt, Universe Today’e modellerinin, EMLP-2 halo yörüngesindeki ve birbirlerinden eşit uzaklıkta çalışan üç uydunun yüzde 100 LFS’yi korurken “ayın uzak tarafındaki herhangi bir yerde bir alıcı optik antenine sürekli güç ışınımı sağlayabildiği” sonucuna vardığını söylüyor. kapsama alanı ve Dünya ile görüş hattı. Dr. Kurt, “Sürekli LFS tam kapsama alanı sağlayan üçlü uydu şemasının yanı sıra, iki uydu konfigürasyonu bile EMLP-2 halo yörüngesi etrafındaki tam döngünün %88,60’ı boyunca tam kapsama sağlar” diye ekliyor.

Dr. Kurt, takip araştırmasıyla ilgili olarak Universe Today’e şöyle konuştu: “Gelecekteki çalışmalarımız gerçeğe yaklaşmak için daha karmaşık hasat ve aktarım modellerine odaklanacak. Öte yandan, ay tozunun düzensiz doğasını ve Güneş altı açısı ve diğerleri gibi çevresel faktörlerden dolayı yoğunluktaki değişim. Gelecekte, bu alanda araştırmalar devam ederse, bunu ay tozu simülantları ve lazerlerle deneysel olarak keşfedin.”

Bu çalışma, NASA’nın 1972’den bu yana ilk kez Artemis programıyla astronotları aya göndermeye hazırlandığı dönemde geldi. Artemis programı, amacı ay yüzeyine ilk kadın ve siyahi insanı indirmek olacak. Ayın etrafında dönen mürettebatsız bir Orion kapsülünden oluşan Artemis 1 misyonunun Kasım 2022’deki başarısından sonra NASA, şu anda 10 günlük, 4 kişilik mürettebatlı bir görev olarak planlanan Artemis 2 görevi için Eylül 2025’i hedefliyor. Amacı Orion kapsülünün tam sistem kontrolünü gerçekleştirmek olacak olan bir ay uçuşu için Orion kapsülü. Bu nedenle, bu çalışmanın yaklaşan Artemis misyonları veya gelecekteki insanlı keşifler için ne gibi sonuçları olabilir?

Dr. Kurt, Universe Today’e şunları söylüyor: “Bulguların aydaki enerji iletim sistemlerinin tasarımına yönelik etkileri var.” “Ay tozu gibi kablosuz iletim bozucu unsurların daha iyi anlaşılması, Artemis programı ve gelecekteki insanlı keşif çalışmaları ile ilgili olanlar da dahil olmak üzere, ay görevlerine ve altyapıya güç sağlamak için daha verimli ve güvenilir sistemlerin geliştirilmesine yol açabilir.”

Başarılı olması halinde Artemis 2’yi Eylül 2026’da Artemis 3 takip edecek ve bu araç da 4 kişilik mürettebattan oluşacak ve iki mürettebat ay yüzeyine inecek ve görev süresi yaklaşık 30 gün olacak. Bunu, şu anda sırasıyla Eylül 2028, Eylül 2029 ve Eylül 2030 için planlanan Artemis 4, Artemis 5 ve Artemis 6 takip edecek ve her görevde hem ay yüzeyine inen astronotların sayısı hem de öngörülen süreler artacak. ay habitat modülleri ve ay gezicilerinin teslimatları da.

Dr. Kurt, Universe Today’e “Ayrıca Artemis misyonu iniş yerleri için Ay’ın güney kutbunu hedef alıyor” dedi. “Bu bölge, neredeyse sürekli güneş ışığı alan sonsuz ışık zirvelerinin (PEL’ler) ve su buzu gibi kaynaklar için potansiyel alanlar olan kalıcı olarak gölgelenen bölgelerin (PSR’ler) varlığı nedeniyle özellikle ilgi çekicidir. Bu zıt koşullar, Aydınlatılmış bölgelerden enerjiyi kablosuz olarak ileterek gölgeli alanlarda sürekli bir güç kaynağı sağlayabilen kablosuz enerji iletiminin (lazer gücü ışınlama teknolojisi) uygulanması.”

Bu PSR’lerin var olmasının nedeni, ayın düşük eğikliği veya çalışma notlarının 6,68 derece olduğu eksen eğikliğidir. Bağlam açısından, Dünya’nın eğikliği 23,44 derecedir. Bu, ayın hem kuzey hem de güney kutuplarında güneş ışığı almayan alanlar ve özellikle kraterler olduğu anlamına gelir; dolayısıyla “kalıcı gölgeli bölgeler” adı da buradan gelir. Dr. Kurt’un belirttiği gibi, bu PSR’ler, astronotların su, yakıt ve diğer ihtiyaçlar için kullanabileceği bu derin, karanlık kraterlerin içindeki su buzu birikintilerine ev sahipliği yapıyor olabilir.

Artemis misyonları, ay yüzeyine yalnızca astronotları değil, aynı zamanda ayda kalıcı bir insan varlığı oluşturmak amacıyla bir yaşam alanı ve ay gezicileri de götürmeyi planlıyor. Bu, NASA’nın Ay’dan Mars’a Mimarisinin bir parçası olan, hem Ay’ın keşfi hem de Mars’a yapılacak gelecekteki insanlı misyonlar için kullanılabilecek yeni uzay teknolojilerinin gösterilmesi için fırsatlar sağlayacaktır.

Dr. Kurt, Universe Today’e “Mevcut görevler Dünya’da kanıtlanmış teknolojiyi yeniden kullanmayı planlıyor” dedi. “Bu zihniyet, araştırmacıların özgür düşünmeye, yaratıcı fikirleri keşfetmeye ve belirli proje gereklilikleri veya geriye dönük uyumluluk gibi kısıtlamalarla sınırlandırılmadan mümkün olanın sınırlarını zorlamaya teşvik edildiği mavi gökyüzü tasarım yaklaşımını baltalayabilir. Çalışmamızda şunları hedefliyoruz: karasal uygulamalar için bir zorunluluk olmayan ancak gelecekteki uzay görevleri için gerekli olabilecek çok işlevli yönleri içermek.”