Китай възражда двигателя на Стърлинг от 19-и век и го извежда извън пределите на Земята

Ново изследване предлага реалистичен модел за космическите условия.

Китайски учени са разработили усъвършенстван модел на двигателя на Стирлинг, който може да бъде ключов източник на енергия за бъдещите лунни бази. Тъй като водещите космически агенции планират завръщането на хора на Луната и създаването на постоянни колонии, задачата за осигуряване на енергия се превръща в една от най-трудните. На повърхността на спътника денят и нощта се редуват в продължение на две седмици, така че обичайните слънчеви панели не винаги са подходящи.

Става дума за проекти, които вече са в процес на разработване, като програмата Artemis на НАСА, китайската Международна лунна изследователска станция и европейската концепция за лунно селище. Всички те планират да разположат бази в близост до южния полюс на Луната, където е възможно най-добрият достъп до воден лед и слънчева светлина. Но дори и там ще е необходим надежден и стабилен източник на енергия, способен да работи при екстремни условия.

Една от обещаващите технологии се счита, че са двигателите на Стърлинг, които могат да използват топлината за генериране на механична енергия. Те са със затворен цикъл и могат да бъдат интегрирани с компактни ядрени реактори. Подобни решения са потенциално подходящи за Луната и Марс, но досега продължава да не е ясно доколко са ефективни в реална извънземна среда. Причината за това е липсата на достатъчно данни за тестове в космоса.

За да запълни тази празнина, екип от китайски изследователи от Технологичния университет в Ченгду и Китайския институт за ядрена енергия предложи аналитичен модел, който може по-точно да оцени ефективността на двигателя. Учените са взели предвид топлинните загуби, течовете, съпротивлението на потока и ограничената скорост на буталото. Това им е позволило да създадат модел, който е по-близък до реалната работа на устройството, отколкото съществуващите теоретични подходи.

Според професор Фон, един от авторите на изследването, усъвършенстваният модел позволява по-задълбочено разбиране на това как параметри като плътността на регенератора или избора на работен газ влияят върху ефективността и мощността на двигателя. Тези данни са важни за създаването на компактни енергийни системи, които могат да захранват не само лунните бази, но и да бъдат полезни на Земята.

Моделът вече е валидиран спрямо данните от съществуващи двигатели, разработени от НАСА през 70-те години на миналия век, като GPU-3 и RE-1000. Следващият етап от работата е да се изследва поведението на двигателя при изстрелването му и в преходните режими, което е от особено значение за космическите условия, където стабилността на системата е от решаващо значение.

Ако разработката се окаже успешна, в близко бъдеще може да станем свидетели на тестове на прототипи на ядрени енергийни системи, базирани на тази технология, в условия, симулиращи Луната или Марс. А след това – стъпка към създаването на първите постоянни селища извън Земята. Това става особено актуално на фона на космическата надпревара между САЩ и Китай, където китайските планове за изследване на Луната предизвикват сериозна загриженост от страна на американските военни.