¿Sería práctico usar un rover con un cable a una estación de energía y comunicación?

Geología El Dr. Paul Spudis (quien estuvo en la misión del orbitador Clementine Lunar) tiene una interesante propuesta paso a paso para la exploración de hielo de agua potencialmente extraíble en los polos lunares. Incluye satélites de comunicación en órbita polar lunar. Me pregunto si sería práctico reemplazarlos con un cable. Creo que los satélites de comunicación elevan el umbral para un proyecto de este tipo, ya que tendrían que ser la primera inversión.

Un módulo de aterrizaje estacionario en la cresta de un cráter bajo luz solar (casi) constante con una gran matriz fotovoltaica giratoria podría producir decenas de kilovatios (diez veces la potencia del rover Curiosity en Marte). Supongo que también podría tener una línea de visión constante con la Tierra y, por lo tanto, una comunicación constante. Un rover en un cráter eternamente sombreado no tiene nada de eso por sí solo. Me pregunto si sería práctico tener un rover conectado a un módulo de aterrizaje estacionario de este tipo con un cable para suministro de energía y comunicación con, y teleoperación en tiempo real desde la Tierra.

El rover tendría que transportar todo el cable y desenrollarlo, o tendría que ser arrastrado fuera de la estación. Si el rover gira hacia atrás en una curva, el cable tendría que ser rebobinado o arrastrado. Arrastrar un cable significa que se quedará atascado en las rocas. Y el suelo lunar podría ser electrostático e interferir con la energía y la comunicación en el cable. ¿Un rover con cable suena como una buena idea, o la masa y la molestia con el cable serían peores que los satélites de comunicación y las baterías grandes o RTG (que son alternativas bastante caras)?

Me imagino que después de que el primer rover topógrafo haya encontrado oro, un rover de extracción pesada podría aterrizar con precisión cerca de la estación de energía/comunicación y conectar su propio cable a ella. De todos los planes no realizados para la exploración espacial, ¿se ha propuesto y analizado algo así?

No necesitas un cable. Siempre que el rover pueda permanecer en la línea de visión, puede usar el módulo de aterrizaje en la cresta como un relé, y el módulo de aterrizaje puede usar microondas para transmitir energía al rover.
@Mark Adler ¿Es realmente una tecnología madura, transmitir energía en microondas? ¿La atmósfera de la Tierra impide el uso aquí, o por qué no se practica comúnmente en nuestra vida cotidiana? Por ejemplo, como cargador de teléfono, odio manejar ese cable. ¿Es tal vez peligroso para las personas que se interponen en el camino?
@LocalFluff Si no tiene que probarlo en busca de posibles humanos y otros animales salvajes que se interpongan entre los dos extremos, entonces sí, es una tecnología madura.
Sí, estaba maduro en 1975. Se transmitían 30 kW a lo largo de una milla con una eficiencia del orden del 50%. La atmósfera de la Tierra no es un factor significativo en la eficiencia; sería casi lo mismo en el vacío. Esto no se ve en la transmisión de energía porque la eficiencia es muy baja en comparación con los cables y los transformadores. No lo ves en los teléfonos celulares, ya que necesitarías dos pequeñas antenas parabólicas de alta ganancia que se rastrean entre sí. Muy pronto verá la carga inductiva de los teléfonos celulares, donde simplemente coloca la cosa en una plataforma de carga.
@Mark Adler Almohadillas de carga, sí, las he visto. Posiblemente sean útiles, pero por algunas razones aún desconocidas son prácticamente inconvenientes al menos para un consumidor medio como yo ahora que no los encuentra cuando y donde los necesita. ¿Y dices que la eficiencia de las microondas es pobre? Entonces, ¿cómo se compara eso con un rover que simplemente coloca un cable en la Luna que lo conecta a una estación de energía fotovoltaica en la luz solar eterna?
50% es muy bueno para la aplicación por la que estás preguntando. Consulte la respuesta a continuación para conocer algunas de las razones por las que un cable es una muy mala idea para un rover. Un cable podría ser útil para un recorrido corto por un acantilado muy empinado, en cuyo caso el cable también proporcionaría soporte mecánico.
Tenga en cuenta que la transferencia normalmente se entiende entre objetos estacionarios. Transmitirlo a un rover en movimiento en un terreno accidentado es una mala idea. No solo por las pérdidas, sino porque la mala puntería pondrá varios vatios de microondas directamente en la electrónica. OTOH, si el rover fuera bastante móvil (no solo varios metros por día, sino como el "automóvil" que usó la tripulación del Apolo, podría usar la base estacionaria como una estación de carga, a'la "Roomba".
@MarkAdler Gracias por sus comentarios informativos que arrojan luz sobre un tema sobre el que me he preguntado. Para agregar a las preocupaciones de SF: ¿Las microondas calentarían los volátiles congelados cerca del rover? Una solución podría ser una batería móvil. Luego, el rover podría estacionar en un lugar determinado para recargar sus baterías.
@SF.: sería entre objetos estacionarios. Los rovers pasan la mayor parte de su tiempo sin moverse.
Si las microondas causan una pérdida volátil (probablemente más difícil de lo que parece), entonces el rover puede simplemente alejarse del área potencialmente comprometida y hacer su investigación en otro lugar. Por otro lado, tal vez las microondas del módulo de aterrizaje se puedan usar para evaporar deliberadamente pequeñas cantidades de volátiles y usar espectrómetros en el rover para observar los evaporados.
Creo que tienes razón en que la pérdida volátil es más difícil de lo que parece. Una búsqueda casual en Google parece indicar que el hielo de agua en el vacío comienza a sublimarse a un buen ritmo alrededor de 90 K. Y las trampas de frío lunar están alrededor de 40 K. Se necesitarían algunas calorías para que el hielo burbujee.

Respuestas (1)

Hay varios problemas con esta idea:

  1. Enganchar el cable en una protuberancia. Tendrías que vigilar constantemente el cable para asegurarte de que no se engancha, y/o tener mucho cuidado al conducir: regresa siempre por el mismo camino que tomaste para llegar a algún lado. Si alguna vez ha tratado de cortar el césped con una cortadora de césped eléctrica, sabe lo molesto que se vuelve esto.
  2. La roca lunar y el polvo son increíblemente abrasivos. Cualquier movimiento del cable desgastaría el aislamiento. Esto incluye enrollar el cable dentro y fuera de un tambor de almacenamiento, por lo que esto sucederá incluso si tiene mucho cuidado de no alterar el cable.
  3. Peso del cabo. El cable de alimentación es grueso y pesado. Tengo un cable de 16 amperios que tiene unos 25 m de largo, pesa unos 7 kg. Debido a 1. y 2. necesita instalar el tambor de cable en el móvil, agregando mucho peso al móvil.

Este método se utiliza a veces en la Tierra, por ejemplo, en la minería: algunas excavadoras de rueda de cangilones funcionan con cable. El de la foto pesa unas 10.000 toneladas. Schaufelradbagger
En estas aplicaciones, la máquina está estacionaria por períodos más largos y cuando se mueve, el personal puede vigilar el cable.

Ese rover en su imagen podría ser un poco más grande de lo que esperaría de una primera misión lunar ISRU. Pero oye, pregúntale a una compañía minera multimillonaria y podría decir: Sí, ¿por qué no construir una mina en la Luna? Sería más barato que su proyecto minero promedio en la Tierra. El presupuesto de la NASA es como una subdivisión de sus operaciones diarias.
El cable de alimentación no necesita ser pesado si se usa un voltaje más alto y una corriente más baja. En lugar de 120 V y 16 A, puede usar 1,2 kV y solo 1,6 A.
La mayor parte del peso del cable de ese cable de 16 A ya está aislado, y un cable de 1,2 kV necesita más de eso.
¿Sería práctico usar un rover con un cable a una estación de energía y comunicación?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 1v