طراحی یک ماه‌نورد لیزری
قرار است ماه‌نورد جدیدی با استفاده از منبع لیزر یک سطح‌نشین برای انجام ماموریت در مناطق همیشه سایه ساخته شود
عمادالدین قاسمی پناه_خبرنگار
انرژی خورشیدی فقط منبع انرژی خوبی در کره زمین نیست بلکه می‌تواند ماه و مریخ را هم تحت‌تأثیر خود قرار دهد. اما جاهایی وجود دارد که یک ماه‌نورد خورشیدی نمی‌تواند به آن دسترسی یابد، مانند مناطق قطبی‌ماه که همیشه در سایه قرار دارند. اکنون، سازمان فضایی اروپا(ESA) سیستم جدیدی را طرح‌ریزی کرده است که در آن یک سطح‌نشین(lander) بر یک ماه‌نورد لیزر می‌تاباند تا از کیلومترها دورتر آن را تغذیه کند.
نیواطلس در گزارشی نوشته است: پروازهای کوتاه با چندین مدارگرد نشان داده‌اند که مناطق قطبی‌ماه دارای مقادیر زیادی هیدروژن هستند و این نشانگر وجود یخ است. این موضوع در کل تعجب‌آور نیست. قسمت‌های پایین برخی از این دهانه‌ها هیچ‌گاه تابش مستقیم نور خورشید را نمی‌بینند و ممکن است میلیاردها سال دیگر هم به همین صورت باشد.
این اتفاق باعث می‌شود که این مناطق به یک فرصت اکتشافی جذاب تبدیل شوند. البته مسئله این است که این مناطق برای فضانوردان کمی سرد است و حتی روبات‌ها ممکن است دچار شرایط دشواری شوند، خصوصاً اگر این روبات‌ها بخواهند از انرژی خورشیدی تغذیه شوند. اما در یک مطالعه جدید، تیمی از سازمان فضایی اروپا، سیستمی را برای تغذیه چنین ماه‌نوردی پیشنهاد داده است. این پروژه با نام «تغذیه ماه‌نورد در سیارات با استفاده از القای لیزر با شدت بالا»(PHILIP) شناخته می‌شود. همانطور که از نام آن پیداست، این پروژه از لیزر برای تغذیه و حرکت ماه‌نورد در تاریکی استفاده می‌کند.
این ایده به این شکل است که یک سطح‌نشین و ماه‌نورد با هم ارسال می‌شوند و در یک نقطه آفتابی روی سطح قمری قرار می‌گیرند. این سطح‌نشین به یک صفحه خورشیدی مجهز می‌شود و با پرتوافکنی یک لیزر مادون قرمز 500واتی به سمت آن، انرژی را به ماه‌نورد منتقل می‌کند.
این ماه‌نورد نسخه خاصی از یک صفحه خورشیدی دارد که به‌طور ویژه طراحی شده است تا آن نور مادون قرمز را به الکتریسیته تبدیل کند که در نتیجه آن، بتواند سیستم‌های خود را راه‌اندازی کند. این گروه پژوهشی می‌گوید که فوتودیودهایی که لبه‌های این صفحه را می‌پوشانند، می‌توانند آن را روی پرتو لیزر با دقتی در مقیاس یک سانتی‌متر قفل کنند. این روش ظاهراً به ماه‌نورد اجازه می‌دهد تا 15کیلومتراز سطح‌نشین فاصله داشته باشد. این لیزر همچنین می‌تواند به‌عنوان یک سیستم ارتباطی دو طرفه مورد استفاده قرار گیرد. یک بازتابنده تنظیم‌کننده در یکی از پنل‌های خورشیدی ماه‌نورد می‌تواند داده‌های رمزگذاری شده در پالس‌های نور را به سطح‌نشین برگرداند.
این پروژه حتی تا آنجا پیش رفته که یک مکان ایده‌آل در‌ماه را برای این نوع ماموریت انتخاب کرده است؛ یک خط‌الراس در نزدیکی دهانه شکلتون(Shackleton) در قطب جنوب قمری. از اینجا، این ماه‌نورد می‌تواند از یک شیب ملایم 10درجه‌ای پایین بیاید و به یکی از سه دهانه کوچک و همیشه سایه برود. این سه دهانه در فواصل 6/4، 7/5و 1/7کیلومتر و در محدوده لیزر تغذیه‌کننده سطح‌نشین قرار دارند.
البته برای انرژی خورشیدی گزینه‌های دیگری نیز وجود دارد. بسیاری از فضاپیماها، مانند ماه‌نورد «کنجکاوی» و ماه‌نورد «ایستادگی» ناسا، توسط رآکتورهای هسته‌ای تغذیه می‌شوند، اما این روش در همه موارد کار نمی‌کند.
میشل ون وینندال، مهندس روباتیک سازمان فضایی اروپا می‌گوید: پیشنهاد استاندارد برای چنین شرایطی، مناسب‌سازی این ماه‌نورد با ژنراتورهای حرارتی-الکتریکی رادیوایزوتوپی است که با انرژی هسته‌ای کار می‌کنند. اما این تکنیک دارای مشکلاتی چون پیچیدگی، هزینه و مدیریت حرارتی است. به‌عنوان مثال، این ماه‌نورد چنان می‌تواند گرم شود که جست‌وجو و تجزیه و تحلیل نمونه‌های یخ، دیگر امکان‌پذیر نخواهد بود.
این تیم می‌گوید که پروژه PHILIP برای برنامه‌های پیگیرانه آماده است تا بتواند پس از آن، نمونه‌سازی و آزمایش را شروع کند. هدف از این پروژه این بوده است که از سیستم‌های انرژی هسته‌ای، مانند ژنراتور ترموالکتریکی پلوتونیومی به‌دلیل محدودیت‌های اعمال‌شده در استفاده از مواد رادیواکتیو پرهیز شود.
همچنین این پژوهش می‌خواهد قابلیت‌های اکتشاف را به سمت مناطقی که خورشید نمی‌تابد گسترش دهد، مانند مناطق همیشه سایه. کاوش در مناطق همیشه سایه به این معنی است که باتری‌هایی که از طریق پنل فتوولتائیک خورشیدی شارژ می‌شوند، به اندازه‌ای باید بزرگ باشند و انرژی داشته باشند که ماه‌نورد بتواند به عمق مناطق همیشه سایه نفوذ کند و برای شارژ مجدد از آن خارج شود.
در واقع، یک ماه‌نورد لیزری می‌تواند به راحتی تا 15کیلومتر در مناطق همیشه سایه نفوذ کند که دائماً از نیروی سطح‌نشین بهره می‌برد. چنین سیستم‌های لیزری ممکن است قابلیت نقطه‌گذاری با دقت یک سانتی‌متر تا چندین کیلومتر را داشته باشند و از وجود یک منبع دائمی از سوی سطح‌نشین برای تغذیه ماه‌نورد مطمئن باشند.
البته چندین مطالعه نشان داده است که یک سیستم پرتوی لیزری با شدت بالا(HILPB) توانایی انتقال انرژی نامحدود به وسایلی چون صعودکننده‌ها، ماه‌نوردهای نمایشی کوچک، کایت‌ها، کوادکوپترها و هواپیماهای بدون سرنشین را دارد.
تبدیل نور مادون قرمز به الکتریسیته
ماه‌نورد نسخه خاصی از یک صفحه خورشیدی دارد که به‌طور ویژه طراحی شده است تا نور مادون قرمز را به الکتریسیته تبدیل کند که در نتیجه آن، بتواند سیستم‌های خود را راه‌اندازی کند. فوتودیودهایی که لبه‌های این صفحه را می‌پوشانند، می‌توانند آن را روی لیزر با دقتی در مقیاس یک سانتی‌متر قفل کنند
در همینه زمینه :
