Sandia utvecklar mikronät för att driva en framtida månbas

För att hålla lamporna tända vid NASA:s månutpost Artemis, utvecklar Sandia National Laboratories elektriska mikronät för att hantera kraftdistribution från månbasens kärnkraftsminireaktorer till olika bostäder och stödanläggningar.

NASA:s strävan att etablera en permanent mänsklig närvaro på månen som en repetition för ett eventuellt bemannat uppdrag till Mars innebär enorma tekniska utmaningar som gör att byggandet av den internationella rymdstationen (ISS) ser ut som att bygga ett skjul. Månbasen kommer inte bara att vara tusen gånger längre från jorden än rymdlaboratoriet, det kommer att kräva ett helt nytt tillvägagångssätt för problemlösning.

Ett av de största problemen kommer att vara att förse utposten med el. Eftersom basen förväntas vara bebodd i upp till två månader kommer hon att behöva arbeta under den 14 dagar långa månnatten. Det gör att solpaneler inte är ett praktiskt alternativ, så en serie små kärnreaktorer utvecklas som kan användas med eller istället för panelerna.

Basen kommer att behöva ett mininät för att överföra ström och säkerställa en regelbunden och stabil försörjning. Som en ytterligare komplikation kommer basen att bestå av två föremål. Den ena kommer att vara en miljö och den andra kommer att vara ett komplex för utvinning och bearbetning av bränsle, som kommer att ligga flera kilometer bort.

De föreslagna mikronäten, ett vid varje anläggning och anslutna till varandra, skulle likna det som används för att driva ISS, men de skulle kräva några grundläggande förändringar. Till exempel återstår att bestämma om näten ska drivas med likström eller växelström, som sedan omvandlas till likström i mediet.

Andra utmaningar är att utveckla system och mjukvara för att reglera kraften vid raffinaderiet så att spänningsnivåerna förblir konstanta även när efterfrågan förändras på tidsskalor från millisekunder till hela säsonger. För att göra detta utvecklade Sandia en skalbar designmetod för mikronät och kontrollsystem för att studera kraftkraven och specifikationerna för månbasen.

Tanken är att utveckla en top-down design, där styrsystemet först designas tillsammans med energilagringsspecifikationerna, och sedan komponenterna designas för att uppfylla dessa specifikationer. Dessutom måste mikronäten designas om för motståndskraft, men ändå flexibla nog att tillåta ett nätverk att interagera med ett annat.

"Det finns några mycket viktiga skillnader mellan något som ett mikronät av ISS-typ och något som är storleken på en månbas", säger Jack Flicker, en elektriker på Sandia. "En av dessa skillnader är geografisk storlek, vilket kan vara problematiskt, särskilt när man arbetar med låga likspänningar. För det andra, när du börjar expandera dessa system kommer det att finnas mycket mer kraftelektronik i basen och mycket mer distribuerade kraftresurser. Sandia har länge tittat på mikronät med massor av distribuerade energiresurser.”

Du kan hjälpa Ukraina att slåss mot de ryska inkräktarna. Det bästa sättet att göra detta är att donera medel till Ukrainas väpnade styrkor genom Rädda liv eller via den officiella sidan NBU.

Läs också:

• Kina tillkännager ett nytt flaggskepps rymdteleskop
• "Micron"-explosioner har upptäckts på avlägsna zombiestjärnor