La NASA ha un piano per alimentare la Luna

Nonostante tutto il clamore che circonda l’avvento dell’era spaziale commerciale, la NASA e altre agenzie governative continueranno a svolgere un ruolo vitale nelle prime fasi di messa in funzione di gran parte delle infrastrutture prima che gli attori commerciali possano entrare. Questo ruolo sarà principalmente ricoperto essendo il primo (e talvolta unico) cliente per un'ampia varietà di aziende che sperano di trarre profitto dallo sfruttamento delle risorse spaziali.

I governi di tutto il mondo stanno iniziando a rendersi conto del ruolo fondamentale che svolgeranno nella potenziale nuova era industriale, e la Camera dei Rappresentanti americana ha fatto un passo avanti nell’accettare tale responsabilità dando alla NASA 6 mesi per elaborare un piano per lo sviluppo di un piano per infrastrutture di energia elettrica sulla Luna. In risposta, il principale esperto di tecnologie per l'energia e lo stoccaggio dell'energia della NASA, il dottor John H. Scott, ha presentato un piano preliminare per lo sviluppo di tale infrastruttura allo Space Power Workshop, tenutosi a Torrance, in California, alla fine di aprile.

Le sfide per ottenere energia sulla Luna sono state ben documentate. La luce solare non è abbastanza costante e le batterie che funzionano a temperature gelide non sono abbastanza grandi da consentire la fattibilità dei tipici piani di energia rinnovabile al Polo Sud lunare, che probabilmente servirà come primo sito di atterraggio per il programma Artemis della NASA. Tuttavia, sono necessarie grandi quantità di energia per l’utilizzo delle risorse in situ, come la produzione di carburante per missili per riportare i lander sulla Terra e gestire efficacemente un campo base.

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Ma la visione richiesta dalla Camera dei Rappresentanti guardava oltre le missioni preliminari di Artemis e prevedeva la potenziale presenza di una significativa presenza industriale privata sulla Luna. Il dottor Scott suddivide questa visione in tre fasi: la fase del campo base di Artemie, la fase ? fase in cui la NASA è un cliente primario dei servizi energetici disponibili in commercio e un? fase in cui la NASA è uno dei tanti altri clienti (presumibilmente commerciali) che utilizzano i servizi energetici esistenti.

In alcuni grafici sorprendentemente buoni per una presentazione governativa, il dottor Scott espone anche i requisiti tecnologici essenziali per ciascuna fase e identifica quali carichi le tecnologie potrebbero essere utilizzate per alimentare. Nel ? fase, le tecnologie spaziano dalle celle a combustibile agli eliostati e possono essere utilizzate per alimentare qualsiasi cosa, dai rover ai laboratori in piena regola.

Queste tecnologie crescono in complessità man mano che la base industriale sulla Luna si espande nel? fase, in cui i componenti del sistema energetico includono il fotovoltaico al silicio ISRU e alcuni carichi di energia includono habitat superficiali a lungo termine. Il dottor Scott evidenzia anche le lacune di tali tecnologie descrivendo le "priorità future previste" per lo sviluppo tecnologico.

Nella trilogia su Marte di Kim Stanley Robinson, uno dei primi astronauti su Marte è comprensibilmente felice quando trova il reattore nucleare della base. Il dottor Scott ritiene che una tecnologia simile potrebbe essere utile anche sulla Luna, poiché la sua tecnologia Gap A è una fonte di energia mobile di superficie a fissione. Tuttavia, la tecnologia che lui definisce la più importante potrebbe rappresentare una sorpresa per i non ingegneri.

I circuiti elettronici di potenza resistenti alle radiazioni sono in cima alla sua lista di priorità di sviluppo. Questo perché, secondo le sue parole, "Nessuno di questi elementi costitutivi o ambizioni di crescita servirà a nulla se l'intera rete si oscura durante la prima tempesta solare. È qui che verremo colpiti".

Ha ragione: la Luna non ha il campo magnetico terrestre che (soprattutto) protegge l'elettronica del pianeta dalle particelle solari che potrebbero devastare l'infrastruttura energetica se dovessero colpire la superficie. Alle tensioni necessarie per fornire energia a un’intera colonia lunare, lo sviluppo dei circuiti elettronici di potenza, come convertitori e invertitori, è stato minimo o nullo. Pertanto, l’indurimento delle radiazioni di questi componenti è fondamentale, poiché senza di essi l’intero sistema crollerebbe.