Блог

Apr 04, 2024

Новый подход к снижению риска потери солнечной энергии

Статья от 20 августа 2023 г. Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, обеспечив при этом содержание

20 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

препринт

надежный источник

корректура

Ингрид Фаделли, Phys.org

НАСА и другие космические агентства по всему миру периодически отправляют роботов и автоматические транспортные средства в космос для исследования планет и других небесных объектов в нашей Солнечной системе. Эти миссии могут значительно улучшить наше понимание окружающей среды и ресурсов в других частях Солнечной системы.

Исследователи из Института аэрокосмических исследований Университета Торонто и Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) недавно провели исследование, изучающее стратегии восстановления, которые могли бы повысить эффективность и успех исследований Луны с использованием марсоходов на солнечных батареях. Их статья, предварительно опубликованная на arXiv, представляет новый подход, который может помочь марсоходам на солнечной энергии безопасно покинуть постоянно затененные регионы на Луне.

«В последние годы несколько стран проявили интерес к исследованию южного полюса Луны, в том числе США, Китай, Индия, Россия и другие», — рассказал Phys.org Оливье Ламарр, исследователь, возглавлявший исследование.

«Большинство из них планируют использовать марсоходы на солнечных батареях для исследования областей, которые постоянно находятся в тени (так называемые регионы с постоянной затенением, или PSR), которые, как мы подозреваем, могут содержать большое количество водяного льда. Как можно себе представить, вход в PSR Использование марсохода на солнечной энергии — рискованное предприятие! ​​Если марсоход задерживается из-за неисправности, он, возможно, не сможет вернуться к солнечному свету до того, как у него закончится энергия».

Марсоходы, работающие на солнечной энергии, могут иметь множество преимуществ с точки зрения энергоэффективности, но их работа ограничена зависимостью от солнечного света. Поскольку некоторые регионы на Луне постоянно находятся в тени, зависимость марсоходов от солнечного света может помешать им безопасно исследовать эти области, а затем покинуть их, что приведет к нехватке энергии во время миссии.

Ключевой целью недавней работы Ламарра и его коллег было количественное определение вероятности потери марсоходов на солнечных батареях, когда они исследуют эти затененные области на Луне. Кроме того, команда хотела разработать подход, который мог бы помочь максимизировать вероятность того, что марсоходы на солнечной энергии безопасно завершат свои миссии.

«Во-первых, нам нужно определить, что значит для марсохода на солнечной энергии быть «безопасным» на южном полюсе Луны», — объяснил Ламарр. «Для этого мы обращаем внимание на то, где марсоход выходит из PSR, в какое время и сколько энергии осталось в его батареях. Это дает представление о том, может ли марсоход перейти в спящий режим на месте перед следующим этапом своей миссии ( и, таким образом, оставаться «в безопасности» до тех пор. Затем мы вычисляем метод онлайн-планирования перемещения, которому марсоход может следовать из любого начального состояния (в том числе внутри PSR), чтобы максимизировать вероятность своего выживания».

Методология планирования, изложенная Ламарром и его коллегами, называется политикой восстановления, поскольку, по сути, это запасной вариант, позволяющий марсоходу максимизировать шансы достижения «безопасности» (т. е. регионов, где солнечный свет достигнет его, перезарядив его аккумулятор). В своей статье исследователи показали, что расчет этой политики восстановления может быть сложной задачей в этом контексте, поскольку он требует нескольких приближений, которые, если они будут крайне неправильными, могут повлиять на надежность общих прогнозов.

«Например, время — это непрерывное измерение нашего пространства состояний, которое необходимо дискретизировать», — сказал Ламарр.

«Нам необходимо убедиться, что это приближение/дискретизация не искажает опасно прогнозы о вероятности отказа. На южном полюсе Луны солнечное освещение очень динамично; близлежащие горы и кратеры могут отбрасывать большие тени на поверхность. немного отстает от графика по сравнению с тем, что предполагает (приблизительная) политика, он может пропустить критический период солнечной зарядки. То же самое верно, если он немного опережает график по сравнению с тем, что предполагает политика».