Praful lunar, sau regolitul, același praf care se lipește de cizmele astronauților și care afectează motoarele roverelor lunare, ar putea, într-o zi, să asigure iluminatul primelor baze selenare, susține o echipă de germano-italiană de cercetători, într-un studiu publicat în revista Cell.
Imaginați-vă, afirmă autorii studiului, o bază lunară permanentă, un sat sau chiar un oraș pe Lună, alimentat constant cu energie solară, la polul sudic lunar. Problema? Transportarea unui număr suficient de celule solare convenționale pe Lună, pentru a susține traiul lunar, habitatele mari, cercetarea, construcția și primele activități industriale.
Dat fiind faptul că celulele solare tradiționale includ sticlă fabricată pe Pământ, care poate fi relativ grea, costurile de lansare ar fi unele uriașe. Prin urmare, singura soluție viabilă ar fi folosirea materialelor locale.
Ca un exemplu, această schimbare ar putea reduce masa necesară lansării unei nave spațiale cu 99,4%, ar scădea costurile de transport cu 99% și ar transforma bazele lunare în realitate
Praful lunar devine rapid un material magic
Regolitul, care punea atât de multe probleme primilor astronauți, devine rapid un material magic. Până în prezent, oamenii de știință au descoperit că din el poate fi extras oxigenul și titanul, pentru a putea crea cărămizi compacte, la fel cum regolitul poate fi tratat pentru a servi ca adeziv (lunarcrete) pentru a lega respectivele cărămizi.
Nu mai puțin important, regolitul poate oferi o sursă de apă pentru producerea de combustibil, ceea ce va reduce semnificativ costurile transportului de combustibil de pe Terra pe Lună.
Recent, echipa de cercetători din Germania și Italia a creat celule solare folosind praf lunar simulat (regolitul autentic există în cantități mici pe Terra, prin urmare este folosit exclusiv pentru studiul proprietăților sale).
Astfel de celule, susțin autorii studiului, transformă eficient lumina solară în energie, rezistă la radiațiile cosmice și reduc necesitatea transportării materialelor grele în spațiu. Fapt care oferă o soluție promițătoare pentru una dintre cele mai mari provocări ale explorării spațiale: obținerea unei surse de energie fiabile.
O soluție eficientă și rezistentă la radiații
Pentru a testa această idee, cercetătorii au topit un material care imită compoziția prafului lunar și l-au transformat în „sticlă lunară” (moonglass), sticlă pe care au folosit-o la fabricarea unui nou tip de celule solare.
Aceste celule combină moonglass-ul cu perovskit, un material cristalizat mai ieftin, ușor de fabricat și foarte eficient în conversia luminii solare în electricitate. Noile panouri solare au demonstrat că pot genera de până la 100 de ori mai multă energie per gram de material transportat în spațiu, comparativ cu panourile solare tradiționale.
„Dacă reduci greutatea cu 99%, nu mai ai nevoie de celule solare ultra-eficiente de 30%, ci doar să fabrici mai multe direct pe Lună,” explică Felix Lang, cercetător în cadrul Universității din Potsdam, Germania. „În plus, celulele noastre sunt mai rezistente la radiații, pe când cele obișnuite se degradează în timp.”
Când echipa a expus celulele solare la radiații intense, cele fabricate cu moonglass au avut performanțe mai bune decât cele produse pe Pământ. Sticla obișnuită se închide la culoare în spațiu, afirmă specialiștii,blocând lumina solară și reducând eficiența panourilor. Însă moonglass-ul are deja o tentă naturală maronie, datorată impurităților din praful lunar, ceea ce îl stabilizează, și îl împiedică să se întunece, fapt care îi sporește rezistența la radiații.
Fabricarea sticlei lunare: un proces simplu și eficient
Extrem de important este faptul că moonglass-ul este surprinzător de ușor de fabricat. Nu necesită un proces complex de purificare, iar lumina solară concentrată este suficientă pentru a topi regolitul lunar și a-l transforma în sticlă.
Prin ajustarea grosimii moonglass-ului și optimizarea compoziției celulei solare, cercetătorii au reușit să atingă o eficiență de 10%. Ei estimează că, utilizând o sticlă mai pură, care să permită pătrunderea unei cantități mai mari de lumină, ar putea crește eficiența până la 23%.
Totuși, explorarea Lunii vine și cu provocări unice. Gravitația redusă ar putea influența procesul de formare a sticlei lunare. Solvenții folosiți în mod obișnuit pentru tratarea perovskitului nu funcționează în vidul lunar.
De asemenea, oscilațiile extreme de temperatură de pe Lună ar putea afecta stabilitatea materialelor. Pentru a testa viabilitatea noilor celule solare, echipa lui Lang speră să lanseze un experiment la scară mică direct pe Lună.
Recompensele, dacă acest proiect va avea succes, ar putea fi enorme. Energia bazelor lunare ar fi asigurată, ceea ce va face ca așezările pe termen lung pe Lună să fie un proiect cât se poate de plauzibil.
O astfel de bază urmează să fie amplasată la polul sudic al Lunii (atât NASA cât și Agenția Spațială Națională a Chinei au ales această destinație), unde există cantități semnificative de gheață de apă ascunsă în cratere permanent umbrite și de unde Soarele este vizibil constant.
Astfel, susțin cercetătorii, s-ar evita nopțile lungi de două săptămâni care, în alte regiuni ale Lunii, limitează viabilitatea misiunilor alimentate cu energie solară.
