В МАИ разработали проект системы охлаждения для будущей лунной базы

В Московском авиационном институте предложили принципиально новое решение для обеспечения теплового режима будущей лунной базы. Идея состоит в использовании местных ресурсов — лунного грунта (реголита) и воды, — которые помогут эффективно «сбрасывать» тепло, накапливаемое в течение чрезвычайно жаркого двухнедельного лунного дня. Работа ведётся в кооперации с Федеральным медико-биологическим агентством (ФМБА) России.

— Луна имеет специфические условия. Сутки там длятся около 28 земных дней. За первую половину таких суток, то есть за 14 земных дней, поверхность нагревается до температуры свыше +120 °C. В таких условиях непрерывно отводить тепло от оборудования станции традиционными методами невозможно, — поясняет автор проекта, и.о. заведующего кафедрой 614 «Экология, системы жизнеобеспечения и безопасность жизнедеятельности» МАИ Александр Белявский. — Поэтому мной был разработан и предложен наиболее эффективный и экономичный на сегодняшний день способ. Он заключается в использовании реголита, пропитанного водой, в качестве теплового аккумулятора.

Тепловой аккумулятор для лунной базы размещается непосредственно рядом с ней. Он напоминает заглублённый герметично закрытый бассейн, в который засыпается реголит – грунт, состоящий из лунных пород и минералов размером от пылевых частиц до крупных обломков. Реголит служит массивной теплоаккумулирующей средой, однако сам плохо проводит тепло. Поэтому для лучшей теплопроводности его пропитывают водой. За счёт своей способности замерзать и таять вода также эффективно накапливает и отдаёт тепло. Такое сочетание двух компонентов и даёт самый эффективный способ охлаждения. 

Как же работает такой аккумулятор? Внутри лунной базы в самых разных её зонах – от внешних панелей до оборудования и внутренней обшивки – располагаются теплообменники, похожие на квартирные тонкие радиаторные батареи с протекающей внутри них водой или другой теплопроводящей жидкостью. Она поглощает тепло от базы, после чего по трубам «уносит» его в резервуар с реголитом. Ночью, когда лунная поверхность резко охлаждается, накопленное тепло по трубам выводится на радиаторы, похожие на солнечные панели, которые размещаются на поверхности Луны рядом с базой – и через них излучается в космическое пространство. 

Расчёты показали, что для базы минимальной конфигурации (например, для постоянного пребывания трёх человек) потребуется тепловой аккумулятор объёмом около 20 кубических метров. 

— В странах, участвующих в гонке по освоению Луны, думают о том, как успеть занять наиболее удобные места на лунных полюсах. Но ведь со временем придётся осваивать всю поверхность. И для этого понадобятся подобные решения, — подчёркивает Александр Белявский. — Аналогов нашему подходу на сегодняшний день нет. 

Практическая отработка проекта стала возможна в связи с сотрудничеством МАИ и ФМБА России, которое в настоящее время строит в Москве полноразмерный наземный прототип лунного модуля для комплексных испытаний. Его установят в большом ангаре, который наполнят аналогом реголита. Эксперимент позволит испытать на Земле систему теплового режима будущей лунной базы, а также разрабатываемой на кафедре 614 МАИ системы медико-технического обеспечения, являющейся частью системы жизнеобеспечения.