يمكننا صنع الألواح الشمسية على القمر عن طريق ذوبان الغبار القمري

يمكن تشغيل قواعد القمر المستقبلية بواسطة الخلايا الشمسية المصنوعة في الموقع من غبار القمر المذاب.

سيكون بناء العناصر على القمر ، باستخدام المواد الموجودة بالفعل ، أكثر عملية من شحنها من الأرض. عندما سمع فيليكس لانج من جامعة بوتسدام في ألمانيا عن هذه الفكرة ، كان يعرف على الفور ما يجب القيام به. يقول: “كان الأمر كذلك ،” علينا أن نكون خلية شمسية مثل هذا ، على الفور “.

بعد ذلك بعامين ، قام فريق لانج ببناء واختبار العديد من الخلايا الشمسية التي تتميز بتربة القمر كعنصر. المكون الرئيسي الآخر هو بلورة تسمى هاليد بيروفسكايت ، والتي تحتوي على عناصر مثل الرصاص والبروم واليود ، إلى جانب جزيئات طويلة من الكربون والهيدروجين والنيتروجين.

ذاب الفريق نسخة اصطناعية من ريجوليث القمري – طبقة من الصخور الفضفاضة والغبار التي تربط القمر – إلى “moonglass” ، والتي قاموا بعد ذلك بطبقة الكريستال لإكمال الخلية الشمسية. لم يمنوا الريجوليث ، لذلك كان moonglass أقل شفافية من المواد في الخلايا الشمسية التقليدية. لكن لانج يقول إن أفضل النماذج الأولية للفريق لا تزال تصل إلى حوالي 12 في المائة من الكفاءة. تصل الخلايا الشمسية بيروفسكايت التقليدية عادة إلى كفاءة تقرب من 26 في المائة ؛ يقول لانج إن محاكاة الكمبيوتر تشير إلى أن فريقه قد يصل إلى هذا الرقم في المستقبل.

بشكل عام ، يتفق الباحثون على أن الخلايا الشمسية بيروفسكايت ستتفوق على الأجهزة الأكثر تقليدية القائمة على السيليكون ، سواء في الفضاء أو على الأرض. من وجهة نظر القمر ، يعد استخدام مواد Perovskite أمرًا جذابًا أيضًا لأنه يمكن الحفاظ عليه رفيعًا جدًا ، مما يقلل من وزن المواد المراد نقلها إلى القمر. وفقًا لتقديرات الفريق ، فإن الخلية الشمسية التي تبلغ مساحتها 400 متر مربع لا تتطلب سوى حوالي كيلوغرام من البيروفسكايت. هذا مطالبة مثيرة للإعجاب ، كما يقول إيان كروفورد من بيركبيك ، جامعة لندن.

من المهم بالمثل ، عدم الاضطرار إلى تنقية regolith ، لأنه يعني أنه لن تكون هناك حاجة لمفاعلات خاصة. في الواقع ، يقول لانج إن المرآة الكبيرة المنحنية وأشعة الشمس يمكن أن تخلق شعاعًا من الخفيفة الدافئة بما يكفي لصنع moonglass. ويقول إن أحد زملائه قاموا بالفعل باختبار هذه التقنية على سطح جامعتهم ورأى بعض علامات ذوبان ريجوليث.

يقول نيكولاس بينيت من جامعة التكنولوجيا سيدني إنه في حين حاولت الدراسات السابقة معالجة القمر على كأس شفاف ، فإن هذه هي المرة الأولى التي يظهر فيها الخلية الشمسية تعمل بدلاً من ذلك مع moonglass الأقل إثارة للدهشة. يقول إن التحدي الآن هو جعل الكثير من moonglass خارج المختبر. إذا نجحت ، فإن تقنية الذوبان هذه يمكن أن تساعد في إنشاء عناصر أخرى قد تحتاجها قاعدة القمر ، مثل البلاط ، كما يقول كراوفورد.

يقول مايكل ديوك في معهد القمر والكواكب إن تصنيع الخلايا الشمسية القائمة على مونجلاس سيتطلب العديد من التطورات التكنولوجية ، من التنقيب عن القوات إلى ربط الخلايا الفردية إلى صفائف. ومع ذلك ، إذا تم إنشاء مصنع للخلايا الشمسية على سطح القمر ، فقد يكون له تأثيرات إيجابية. في هذا المستقبل ، يمكن أن تستخدم الأنظمة الفضائية مثل الأقمار الصناعية الخلايا الشمسية المصنوعة من القمر بدلاً من تلك التي تم إنشاؤها على الأرض ، لأن إطلاق الحمولات من القمر يتطلب طاقة أقل ، كما يقول.

يعمل لانج وزملاؤه الآن على زيادة كفاءة خلاياهم الشمسية. على سبيل المثال ، يقومون بمهمة ما إذا كان بإمكانهم تحسين جودة moonglass باستخدام المغناطيس لاختيار الحديد من Regolith قبل ذوبانه.

في نهاية المطاف ، يريدون توسيع العملية لتشمل المترسمة المتربة من الفضاء. يقول لانج: “إننا نفكر بالفعل ، هل يمكننا القيام بهذا العمل مع Mars Regolith؟”