Щоб забезпечувати енергією місячний аванпост НАСА «Артеміда», Sandia National Laboratories розробляє електричні мікросеті для управління розподілом енергії від міні-ядерних реакторів місячної бази до різних житлових і допоміжних об'єктів.
Прагнення НАСА встановити постійну присутність людини на Місяці в якості репетиції можливої місії з екіпажем на Марс ставить величезні інженерні завдання, через які будівництво Міжнародної космічної станції (МКС) виглядає як зведення сараю. Мало того, що місячна база буде знаходитися в тисячу разів далі від Землі, ніж МКС, це вимагатиме ще й абсолютно нового підходу до вирішення проблем.
Однією з найбільших проблем буде забезпечення електроенергією аванпосту. Оскільки очікується, що на базі мешкатимуть до двох місяців, їй доведеться працювати протягом 14-денної місячної ночі. Це означає, що сонячні панелі не є практичним варіантом, тому розробляється серія невеликих ядерних реакторів, які можна використовувати разом з панелями або замість них.
Крім того, базі знадобиться міні-мережа для передачі енергії та забезпечення регулярного і стабільного постачання. Як додаткове ускладнення база складатиметься з двох об'єктів. Один буде середовищем проживання, а другий буде комплексом з видобутку і переробки палива, який буде розташований в декількох кілометрах.
Пропоновані мікросеті, по одній на кожному об'єкті і з'єднані один з одним, будуть аналогічні тій, яка використовується для харчування МКС, але вимагатимуть деяких принципових змін. Наприклад, ще належить вирішити, чи будуть мережі працювати на постійному або змінному струмі, який потім перетворюється на постійний струм у середовищі проживання.
Інші проблеми включають розробку систем і програмного забезпечення для регулювання електроенергії на переробному заводі, щоб рівні напруги залишалися незмінними навіть при зміні попиту в часових масштабах від мілісекунд до цілих сезонів.
Для цього Sandia розробила масштабовану мікросеть і методологію проектування системи управління для вивчення енергетичних вимог і специфікацій місячної бази.
Ідея полягає в тому, щоб розробити спадний дизайн, в якому спочатку розробляється система управління разом зі специфікаціями зберігання енергії, а потім розробляються компоненти, що відповідають цим специфікаціям. Крім того, мікросеті повинні бути перепроектовані для стійкості, але при цьому повинні бути досить гнучкими, щоб одна мережа могла взаємодіяти з іншою.
«Є кілька дуже важливих відмінностей між чимось на зразок мікросеті типу МКС і чимось розміром з місячну базу», - сказав Джек Флікер, інженер-електрик Sandia.
"Однією з цих відмінностей є розмір, який може бути проблематичним, особливо при роботі при низькій напрузі постійного струму. По-друге, коли ви почнете розширювати ці системи, на базі буде набагато більше силової електроніки, а також набагато більше розподілених енергетичних ресурсів. Sandia вже давно придивляється до мікромереж з великою кількістю розподілених енергоресурсів ".