Было бы практично использовать вездеход с кабелем к станции питания и связи?

У доктора геологии Пола Спудиса (который участвовал в лунной орбитальной миссии Клементина) есть интересное пошаговое предложение по исследованию потенциально извлекаемого водяного льда на лунных полюсах. В его состав входят спутники связи на лунной полярной орбите. Интересно, будет ли практично заменить их кабелем. Я думаю, что спутники связи поднимают порог для такого проекта, так как они должны быть самой первой инвестицией.

Стационарный посадочный модуль на гребне кратера при (почти) постоянном солнечном свете с большой вращающейся фотоэлектрической батареей может производить десятки киловатт (в десятки раз больше мощности марсохода Curiosity на Марсе). Я предполагаю, что он также может иметь постоянную прямую видимость с Землей и, следовательно, постоянную связь. У вездехода в вечно затененном кратере нет ни того, ни другого. Интересно, было бы практично подключить марсоход к такому стационарному посадочному модулю кабелем для подачи питания и связи с Землей, а также телеуправления в реальном времени с Земли?

Роверу пришлось бы нести весь кабель и разматывать его, иначе его пришлось бы тащить со станции. Если марсоход поворачивает назад по кривой, кабель придется перематывать или тянуть. Волочение троса означает, что он застрянет в скалах. А лунный грунт может быть электростатическим и мешать питанию и связи в кабеле. Звучит ли проводной ровер хорошей идеей, или масса и проблемы с кабелем будут хуже, чем спутники связи и большие батареи или РИТЭГи (которые являются довольно дорогими альтернативами)?

Я предполагаю, что после того, как первый марсоход-геодезист найдет золото, тяжелый марсоход-извлекатель сможет точно приземлиться рядом с электростанцией/станцией связи и подключить к ней свой собственный кабель. Из всех нереализованных планов по освоению космоса что-то подобное предлагалось и анализировалось?

Вам не нужен кабель. Пока марсоход может оставаться в пределах прямой видимости, он может использовать посадочный модуль на хребте в качестве ретранслятора, а посадочный модуль может использовать микроволны для передачи энергии на ровер.
@Mark Adler Это действительно зрелая технология, излучающая мощность в микроволнах? Мешает ли атмосфера Земли использовать здесь, или почему это обычно не практикуется в нашей повседневной жизни? Например, в качестве зарядного устройства для телефона я ненавижу возиться с этим шнуром. Может быть, это опасно для людей, которые мешают?
@LocalFluff Если вам не нужно проверять его на наличие людей и других диких животных, стоящих на пути между двумя концами, то да, это зрелая технология.
Да, это было зрело в 1975 году. 30 кВт передавались на милю с эффективностью порядка 50%. Земная атмосфера не является существенным фактором эффективности — она была бы примерно такой же в вакууме. Вы не увидите этого при передаче электроэнергии, потому что эффективность настолько низка по сравнению с проводами и трансформаторами. Вы не увидите его на сотовых телефонах, так как вам понадобятся две маленькие параболические антенны с высоким коэффициентом усиления, которые отслеживают друг друга. Очень скоро вы увидите индуктивную зарядку сотовых телефонов, когда вы просто кладете телефон на зарядную площадку.
@Mark Adler Зарядные устройства, да, я видел их. Возможно, они и полезны, но по каким-то пока неизвестным причинам практически неудобны, по крайней мере, для такого среднего потребителя, как я сейчас, который не находит их, когда и где они нужны. И вы говорите, что эффективность микроволн плохая? Так как же это сравнить с марсоходом, просто прокладывающим на Луне провод, соединяющий ее с фотоэлектрической электростанцией под вечным солнечным светом?
50% очень хорошо для приложения, о котором вы спрашиваете. См. ответ ниже по некоторым причинам, по которым кабель — действительно плохая идея для вездехода. Трос может быть полезен для короткого спуска с очень крутой скалы, и в этом случае трос также будет обеспечивать механическую поддержку.
Обратите внимание, что передача обычно подразумевается между стационарными объектами. Передавать его движущемуся вездеходу по пересеченной местности — плохая идея. Не только из-за потерь, но и из-за того, что плохое прицеливание приведет к попаданию микроволн мощностью в несколько ватт прямо в электронику. OTOH, если бы ровер был достаточно мобильным (не несколько метров в день, а как «автомобиль», который использовал один из членов экипажа Аполлона, он мог бы использовать стационарную базу в качестве зарядной станции, а-ля «Румба».
@MarkAdler Спасибо за ваши информативные комментарии, которые проливают свет на тему, которая меня интересовала. В дополнение к опасениям SF: не будут ли микроволны нагревать замороженные летучие вещества рядом с марсоходом? Одним из решений может быть батарея вездехода. Затем ровер может припарковаться в определенном месте, чтобы перезарядить свои батареи.
@SF.: это было бы между стационарными объектами. Роверы большую часть времени проводят в неподвижном состоянии.
Если микроволны действительно вызывают непостоянную потерю данных (вероятно, это сложнее, чем кажется), то марсоход может просто отойти от потенциально скомпрометированной области и провести расследование в другом месте. С другой стороны, возможно, микроволны посадочного модуля можно использовать для преднамеренного испарения небольшого количества летучих веществ и использовать спектрометры на марсоходе для наблюдения за испарениями.
Я думаю, вы правы, что волатильная потеря сложнее, чем кажется. Случайное гугление, похоже, указывает на то, что водяной лед в вакууме начинает сублимировать с хорошей скоростью при температуре около 90 К. А лунные холодные ловушки имеют температуру около 40 К. Потребуется несколько калорий, чтобы заставить этот лед шипеть.

Ответы (1)

У этой идеи есть несколько проблем:

  1. Зацепление троса за выступ. Вам придется постоянно следить за кабелем, чтобы убедиться, что он не зацепился, и/или быть очень осторожным во время вождения: всегда возвращайтесь по тому же пути, которым вы шли, чтобы куда-то добраться. Если вы когда-нибудь пробовали косить газон электрической косилкой, то знаете, как это раздражает.
  2. Лунная порода и пыль невероятно абразивны. Любое движение кабеля приведет к износу изоляции. Это включает в себя наматывание кабеля на барабан для хранения и снятие с него, так что это произойдет, даже если вы будете очень осторожны, чтобы не повредить кабель.
  3. Вес кабеля. Кабель питания толстый и тяжелый. У меня есть 16-амперный кабель длиной около 25 м и весом около 7 кг. Из-за 1. и 2. вам необходимо установить кабельный барабан на ровер, что значительно увеличит его вес.

Этот метод иногда используется на Земле, например, в горнодобывающей промышленности: некоторые роторные экскаваторы приводятся в действие кабелем. Тот, что на картинке, весит около 10 000 тонн. Шауфельрадбаггер
В этих случаях машина остается неподвижной в течение длительного времени, а когда она движется, персонал может следить за кабелем.

Ровер на вашей фотографии может быть немного больше, чем я ожидал от первой лунной миссии ISRU. Но эй, спросите многомиллиардную горнодобывающую компанию, и они могут сказать: Да, почему бы не построить шахту на Луне? Это будет дешевле, чем их средний горнодобывающий проект на Земле. Бюджет НАСА подобен подразделению их повседневных операций.
Силовой кабель не должен быть тяжелым, если используется более высокое напряжение и более низкий ток. Вместо 120 В и 16 А можно использовать 1,2 кВ и только 1,6 А.
Большая часть веса этого кабеля на 16 А уже находится в изоляции, а кабелю на 1,2 кВ требуется больше изоляции.
Было бы практично использовать вездеход с кабелем к станции питания и связи?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v