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I ricercatori dei Sandia National Laboratories stanno progettando con la NASA l’alimentazione di un campo base lunare
I ricercatori dei Sandia National Laboratories, organizzazione nota per la progettazione di microgrid affidabili e resilienti per basi militari e servizi urbani, stanno lavorando con la NASA per progettare il controller di sistema per una microgrid per una futura base sulla Luna. L’Agenzia spaziale americana punta a stabilire una presenza umana semi-permanente sul satellite terrestre con la missione Artemis, come test reale per un’eventuale missione con equipaggio su Marte.
Il progetto della NASA per il suo concetto di base lunare consiste in un’unità abitativa per quattro astronauti e un sito separato per l’estrazione e la lavorazione delle risorse lunari. Gli impianti dovrebbero produrre carburante per razzi, acqua, ossigeno e altri materiali necessari all’esplorazione della superficie lunare, diminuendo il fabbisogno di approvvigionamento dalla Terra. Il tutto avrà bisogno non solo di una fonte affidabile di elettricità ma anche di un’infrastruttura di trasporto e gestione.
Una parte del team dei Sandia, composto dall’ingegnere elettrico Lee Raskin e l’ingegnere di controllo Dave Wilson, sta progettando un controller del sistema elettrico per la microrete del centro di estrazione e lavorazione. La NASA sta progettando il controller del sistema elettrico per l’unità abitativa, che sarà molto simile al sistema elettrico a corrente continua della Stazione Spaziale Internazionale. L’ingegnere elettrico dei Sandia Jack Flicker e il suo team, invece, stanno sviluppando il sistema che collegherà le due microgrid e stanno studiando il flusso di potenza e il funzionamento tra le due microgrid.
«Vi sono alcune differenze molto importanti tra un sistema elettrico simile a quello della Stazione Spaziale Internazionale e una micro rete per una base lunare. Una di queste differenze è la dimensione geografica, che può risultare problematica, soprattutto quando si opera a basse tensioni in corrente continua. Un altro è che quando inizi ad ampliare questi sistemi, hai bisogno di molta più elettronica di potenza e molte più risorse energetiche distribuite installate in tutta la base», ha affermato Flicker.
Le risorse energetiche distribuite sono fonti di elettricità più piccole come pannelli solari e turbine eoliche, mentre l’elettronica di potenza consiste in dispositivi come convertitori che mantengono i sistemi elettrici funzionanti entro le specifiche. I ricercatori si stanno focalizzando anche sulla progettazione di un controller del sistema elettrico per la microrete del centro minerario, che deve essere in grado di mantenere un livello di tensione uniforme su diverse scale temporali, da meno di un millesimo di secondo a mesi.
«Il nostro obiettivo è trovare una soluzione di gestione dell’energia lunare in grado di mantenere efficientemente un sistema di livello su tutte quelle scale temporali. Abbiamo una struttura specializzata Secure Scalable Microgrid e una metodologia di progettazione del sistema di controllo per analizzare tutto ciò. La struttura dispone anche di emulatori di accumulo di energia specializzati che possono aiutarci a determinare le specifiche per la quantità di energia stoccata necessaria alla base e i loro requisiti», ha dichiarato Wilson.