Трибоэлектрические генераторы - энергетическое решение для космических миссий
freepik
Новое исследование, выполненное международной группой ученых, предлагает рассматривать трибоэлектрические наногенераторы как потенциально революционное решение для задач космических исследований.
Трибоэлектрические наногенераторы (TENG) — это легкие источники энергии, способные преобразовывать механическое движение, такое как вибрации или трение, в пригодную для использования электрическую энергию.
В работе, подготовленной специалистами Лулеоского технологического университета в Швеции, Университета Халифы в ОАЭ и Кембриджского университета в Великобритании, утверждается, что такие устройства могут существенно снизить зависимость космических миссий от тяжелых и громоздких аккумуляторов.
Ученые провели масштабный обзор концепта самообеспечивающихся энергетических и сенсорных решений для космических систем нового поколения. Согласно их выводам, TENG способны собирать и преобразовывать рассеянную механическую энергию в полезное электричество. Источниками могут служить вибрации при запуске ракеты, ветры на поверхности планет и движения самих космонавтов.
Печатные, складные и сверхкомпактные энергетические пластыри можно разместить внутри спутников формата кубсат или встроить прямо в перчатки скафандра, извлекая энергию буквально из каждого движения человека.
В исследовании подчеркивается, что TENG представляют собой легкое и радиационно-стойкое решение, способное эффективно работать там, где обычная электроника терпит неудачу. Изготовленные из материалов космического класса — таких как тефлон и графен — эти устройства выдерживают марсианское давление и высокие дозы радиации до 10 килогрей.
Более того, жесткое ультрафиолетовое излучение в дальнем космосе не ухудшает их работу, а наоборот, может усиливать ее. Интенсивное УФ-облучение способно увеличить плотность электрического заряда в 157 раз, превращая один из главных факторов риска в источник дополнительной мощности.
Поскольку TENG одновременно служат источниками энергии и датчиками окружающей среды, их использование позволяет сократить массу кабельных систем примерно на 30 процентов, что критически важно для дальних космических миссий.
Исследователи протестировали космические многослойные конструкции, которые выдержали дозу радиации 10 килогрей практически без ухудшения характеристик. Они были изготовлены из фторированных полимеров, графена и самовосстанавливающихся эластомеров. Устройства сохраняли стабильность при температурах свыше 260 градусов Цельсия и теряли менее 5 процентов эффективности даже после экстремального радиационного воздействия.
Такие генераторы компактны и универсальны. Пластина размером с крупную почтовую марку способна вырабатывать напряжение до 98 вольт при минимальном движении.
В одном из экспериментов сенсоры парашютной системы, питаемые TENG, выдержали 100 ударов марсианской пыли в специальной испытательной камере. Для пилотируемых миссий версии на основе аэрогеля, вплетенные в скафандры, генерировали до 135 вольт от шага космонавта в широком температурном диапазоне и по беспроводной связи передавали биометрические данные на базу.
За пределами орбиты TENG уже прошли испытания в Арктике. Буи с такими генераторами успешно собирали энергию волн для питания аварийных маяков.
Несмотря на огромный потенциал, для полноценного использования в дальнем космосе технология требует дальнейшей доработки. В частности, необходимо развитие радиационно-стойких композитов и цифровых двойников с элементами искусственного интеллекта.
По мнению авторов исследования, будущее космической энергетики, вероятно, лежит в гибридных системах, объединяющих TENG с солнечными и термоэлектрическими генераторами. Это позволит обеспечить непрерывное энергоснабжение обитаемых модулей лунной программы Артемида и последующих миссий, пишет источник.
Читайте также:
- Кому прилетит прибавка 13 000 рублей к пенсии: повышения начнутся уже в феврале
- Штраф за эти нарушения в сфере мобильной связи вырастет – проект внесен в Госдуму
- Решение принято с января: Штрафы за перевозку детей без автокресел удвоили
- Штраф за голосовое оскорбление в мессенджере реален: что думают россияне
- Выплату пенсий приостановят на полгода - кого лишат денег с 1 февраля 2026 года
