弯光机——一种能够使宇航员在月球使用更多能源的设备
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在不到三年的时间里 ， 宇航员将自阿波罗时代以来首次重返月球 。 作为阿尔忒弥斯计划的一部分 ， 其目的不仅仅是完成载人任务、将宇航员送往月球表面探索和收集样本 。
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这一次 ， 也有建立重要基础设施（如月球门户和大本营）的目标 ， 这将允许“可持续的月球探测” 。
这项雄心勃勃的计划的一个关键要求是提供电力 ， 这在南极-艾特肯盆地这样的地区可能很困难——这是一个永远笼罩在阴影下的陨石坑地区 。
为了解决这个问题 ， 美国宇航局兰利研究中心的一位名叫查尔斯·泰勒（Chareles Taylor）的研究人员提出了一个名为“弯光机”（Light Bender）的新概念 。 利用望远镜光学 ， 这个系统可以捕捉并分配月球上的阳光 。
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弯光机概念是入选2021年NASA创新先进概念（NIAC）计划第一阶段的16个提案之一 ， 该项目由NASA空间技术任务局（STMD）监督 。
与之前NIAC提交的方案一样 ， 这些入选的提案代表了广泛的创新想法 ， 可以帮助推进NASA的太空探索目标 。
在种种背景下 ， Light Bender计划解决了宇航员的需求 ， 它们将成为阿尔忒弥斯任务的一部分 ， 并将在随后的月球任务中长期存在 。
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泰勒概念的设计灵感来自定日镜（heliostat） ， 这是一种可以调整以补偿太阳在天空中的明显运动的装置 ， 这样它就可以不断地将阳光反射到目标上 。
就弯光机而言 ， 卡塞格伦望远镜光学器件用于捕获、集中和聚焦太阳光 ， 而菲涅耳透镜用于对齐光束 ， 以便将光束分配到距离1公里（0.62英里）或更远的多个光源 。 然后 ， 这种光被直径为2到4米（约6.5到13英尺）的光伏阵列接收 ， 这些光伏阵列将这些太阳光转化为电能 。
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除了居住地 ， 弯光机还能为低温制冷装置和漫游车等移动设备提供电力 。
这种阵列还可以通过为就地资源利用（In-Situ Resource Utilization ， ISRU）元件提供电力 ， 在创建重要的基础设施方面发挥重要作用 ， 例如车辆收集用于3D打印机模块的当地浮土（将用它来建造表面结构） 。
正如泰勒在他的NIAC第一阶段方案声明中所描述的那样：“这一概念优于高效激光功率传输等替代方案 ， 因为它只需将光转换为电能一次 ， 也优于依赖大量密集电缆的传统配电架构 。 与激光功率传输或基于高压电缆的配电网络等传统技术解决方案相比 ， Light Bender的价值高出5倍 。 ”
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但这种系统最大的吸引力可能在于 ， 它可以将电力分配到月球表面被永久遮蔽的陨石坑 ， 这种区域在月球南极地区很常见 。
在接下来的几年里 ， 包括NASA、ESA、Roscomos和中国国家航天局（CNSA）在内的多个太空机构希望在该地区建立长期栖息地 ， 因为那里存在水、冰和其他资源 。
该系统提供的能量水平也可与Kiloppower概念相媲美 ， Kiloppower概念是一种拟议的核裂变动力系统 ， 旨在实现在月球或其他天体上的长期停留 。
据报道 ， 该系统将提供10千瓦的电力容量 。
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泰勒写道：“在最初的设计中 ， 主镜能捕捉到相当于48kwe的阳光 。 ”终端用户的电力取决于到主采集点的距离 ， 但信封背面的分析表明 ， 在1公里内至少有9kWe的持续电力可用 。
最重要的是 ， 泰勒强调 ， 该系统产生的总电力是可扩展的 。
基本上来讲 ， 我们可以通过简单地改变主收集元件的大小、接收器元件的大小、节点之间的距离或者仅仅通过增加表面上的阳光收集器的总数来增加采集的电力 。 随着时间的推移 ， 更多的基础设施被添加到某一个地区 ， 该系统也可以进行扩展以适应 。
与所有入选2021年NIAC计划第一阶段的提案一样 ， 泰勒的概念将获得美国国家航空航天局（NASA）高达12.5万美元的拨款 。
所有一期研究员现在都处于最初为期九个月的可行性研究期 ， 在此期间 ， 设计师将评估他们设计的各个方面 ， 并解决它们在南极-艾特肯盆地运营后可能影响概念运营的可预见问题 。
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特别是 ， 泰勒将专注于如何根据不同的设计、材料和涂层来改进光学镜头 ， 从而产生可接受的光传播水平 。
【美国航天局|什么是弯光机？一起来看看NASA支持的最新概念】他还将评估如何设计这种透镜 ， 使其在到达月球表面后能够自动展开 。 自主部署的可能方法将是后续研究的主题 。
在设计/可行性研究之后 ， 于月球南极附近的一个月球基地的背景下 ， 在持续的月球表面操作期间 ， 泰勒将对Light Bender的建筑备选方案进行评估 。
主要的评估值是着陆质量的最小化 。 将与已知的配电技术（如电缆和激光功率传输）进行比较 。
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在这些可行性研究完成后 ， 泰勒和其他第一阶段的研究员将可以申请第二阶段的奖励 。 美国国家航空航天局（NASA）空间技术任务局（STMD）负责早期创新和合作的负责人詹恩·古斯特蒂奇（Jenn Gustetic）说：
“众所周知 ， NIAC研究员有远大的梦想 ， 他们提出的技术看起来像是科幻小说 ， 与其他机构项目资助的研究不同 。 我们预计这些技术不会全部实现 ， 但我们认识到 ， 从长远来看 ， 为早期研究提供少量种子资金可能会让NASA受益良多 。 ”
BY:sciencealert
FY: 罗导
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