利用光束能量探索月球的阴影区域

在不到三年的时间里，宇航员将自阿波罗时代以来首次重返月球。作为阿耳emi弥斯计划的一部分，其目的不仅是将载人飞行任务带回月球表面，以探索和收集样本。这次，还有一个目标是建立重要的基础设施（例如“月球通道”和“大本营”），以实现“持续的月球探索”。

这项雄心勃勃的计划的关键要求是提供电力，这在诸如南极-艾特肯盆地（SouthernPole-AitkenBasin）之类的地区是很难实现的。为了解决这个问题，美国宇航局兰利研究中心的一位名为查尔斯·泰勒（CharlesTaylor）的研究人员提出了一种新颖的概念，即“轻型弯管机”。使用望远镜光学系统，该系统将捕获并分配月球上的阳光。

轻型弯曲概念是为2021年NASA创新先进概念（NIAC）计划的第一阶段选择的16个提案之一，该计划由NASA太空技术任务局（STMD）监督。与以前的NIAC提案一样，被选中的那些提案代表了广泛的创新思想，可以帮助推进NASA的太空探索目标。

月球南极附近永久阴影，浅冰冷的火山口的概念图。

在这种情况下，“轻型弯管机”提案解决了将成为Artemis任务的一部分的宇航员的需求，以及随后的“人类月球长期存在”。泰勒（Taylor）概念的设计灵感来自定日镜，该设备可调节以补偿太阳在天空中的视在运动，从而使太阳光不断向目标反射。

如果使用的是光弯机，则使用卡塞格林望远镜光学器件来捕获，聚集和聚焦阳光，同时使用菲涅耳透镜来对准光束，以将其分配给位于1公里（0.62英里）或更远距离处的多个光源。然后，这些光被直径为2至4m（6.5至13ft）的光伏阵列接收，这些光伏阵列将阳光转化为电能。

除栖息地外，LightBender还能为低温冷却装置和流动站等流动资产提供动力。这种阵列还可以通过为现场资源利用（ISRU）元件供电来为重要基础设施创造重要的作用，例如，车辆会收集用于3D打印机模块的本地粉煤灰（将其用于3D打印机模块）。建立表面结构）。如Taylor在其NIAC第一阶段提案声明中所述：

“这一概念优于诸如效率极低的激光功率束之类的替代方案，因为它仅将光一次转换为电能，以及依赖于大量电缆的传统配电架构。”LightBender的价值主张是，其质量比传统技术解决方案（例如，激光功率束或基于高压电力电缆的配电网络）的质量降低约5倍。”

一个概念性裂变表面动力系统在月亮上的插图。

但是，这种系统最大的吸引力也许是它可以将电力系统分配到月球表面永久阴影的月球陨石坑的方式，这在月球南极地区很常见。在未来几年中，由于存在水冰和其他资源，包括NASA，ESA，Roscomos和中国国家航天局（CNSA）在内的多个航天局希望在该地区建立长期栖息地。

该系统提供的功率水平也可与Kilopower概念相提并论，该概念是一种拟议中的核裂变动力系统，旨在实现在月球和其他物体上的长时间停留。据报道，该系统将提供10千瓦的电容量（kWe）–相当于一千瓦的电容量。

泰勒写道：“在最初的设计中，主反射镜吸收了相当于48kWe的阳光。”“最终用户的电功率取决于与主要采集点的距离，但是根据包络线的分析表明，在1公里之内至少有9kWe的连续功率可用。”

最重要的是，Taylor强调说，系统可以产生的总功率是可扩展的。基本上，可以通过简单地更改主要收集元素的大小，接收元素的大小，节点之间的距离或仅增加表面上阳光收集器的总数来增加它。随着时间的流逝，更多的基础架构被添加到一个区域中，可以对系统进行扩展以进行调整。

美国航空航天局的宇航员在月球南极的插图。

与为2021年NIAC计划的第一阶段选择的所有提案一样，泰勒的概念将获得NASA最高125,000美元的资助。现在，所有第一阶段研究人员都处于最初的9个月可行性研究阶段，在此阶段中，设计师将评估其设计的各个方面，并解决可预见的问题，这些问题一旦在南极-艾特肯盆地中运行，便会对概念产生影响。

特别是，Taylor将重点研究如何根据不同的设计，材料和涂层改进光学透镜，以达到可接受的光传播水平。他还将评估如何设计镜头，使其到达月球表面后可以自动展开。自主部署的可能方法将成为后续研究的主题。

在设计/可行性研究之后，将在持续的月球表面操作期间，在月球南极附近的月球基地的背景下，对LightBender的建筑替代方案进行评估。优异的主要表现是着陆质量的最小化。将与已知的配电技术进行比较，例如电缆和激光功率发射。

这些可行性研究完成后，LightBender和其他I期研究员将能够申请II期奖项。美国宇航局太空技术任务局（STMD）的早期创新和合作伙伴关系主管JennGustetic说：

“NIAC研究员梦dream以求，提出了可能与科幻小说接壤的技术，与其他机构计划资助的研究不同。我们并不期望它们全部实现，但要认识到，为早期研究提供少量种子资金从长远来看可以使NASA受益匪浅。”