Компания MetaSat и Университет Глазго представили проект META-LUNA, цель которого — создание орбитальных солнечных электростанций (СЭС) из материалов, добытых на Луне. Эта концепция может стать прорывом в решении главной проблемы космической энергетики: колоссальных затрат на производство и доставку конструкций с Земли.

В центре проекта — спутник MORPHEUS с «сэндвич-архитектурой»: солнечные панели на одной стороне, преобразующая электроника в центре и микроволновые передатчики на обратной стороне. Однако анализ жизненного цикла (LCA) показал, что даже такая оптимизированная конструкция требует колоссальных ресурсов. Например, для производства и запуска одного спутника с Земли потребуется столько энергии, что его окупаемость займёт годы — даже без учёта стоимости вывода 1500 тонн конструкции на геостационарную орбиту.

Концепция архитектуры META-LUNA. Источник: H Oqab et al.

Ответом на эту проблему стал лунный реголит — слой измельчённой породы толщиной до 3 метров, содержащий кремний, алюминий и агглютинаты (стекловидные частицы, образованные метеоритными ударами).

Согласно расчётам, автономная фабрика на Луне сможет производить 95% компонентов MORPHEUS прямо на месте, используя 3D-печать и роботизированные системы. Более того, она будет генерировать топливо для запуска готовых модулей с лунной поверхности на орбиту — например, разлагая реголит на кислород и металлы с помощью солнечной энергии.

«Фабрика META-LUNA работает по принципу машины фон Неймана: она не только производит спутники, но и воссоздаёт собственные компоненты, масштабируя производство», — поясняют авторы исследования, представленного на Международном астронавтическом конгрессе. Ключевые технологии — роботы для добычи реголита, вакуумные 3D-принтеры и ИИ-системы, управляющие сборкой без участия человека.

Однако проект сталкивается с техническими барьерами. Так, микроконтроллеры для управления спутниками придётся доставлять с Земли — их массу оценивают в 2-5 кг на фабрику, что относительно мало, но требует регулярных миссий. Ещё сложнее утилизация: отработавшие спутники планируется возвращать на лунную орбиту буксирами, разбирать на орбитальной станции, а материалы — отправлять обратно для переплавки. Но пока что остаётся открытым вопрос как избежать облаков абразивной пыли при посадке.

Экологический анализ META-LUNA радикально отличается от земного сценария. На Луне нет биосферы, а энергия для запуска грузов в космос в 50 раз ниже благодаря слабой гравитации. Это делает проект потенциально углеродно-нейтральным уже через 1-2 года эксплуатации.

Однако до реализации — десятилетия работы. Современные лунные 3D-принтеры тестируют лишь базовые конструкции из реголитового бетона, а автономные роботы неспособны работать в условиях экстремальных температур и вакуума дольше нескольких недель. Учёные прогнозируют, что первые прототипы орбитальных СЭС могут появиться к 2040 году, при условии глобальной кооперации и инвестиций в робототехнику.

Подробнее на iXBT