Η JAXA και η Honda μελετούν τη δυνατότητα δημιουργίας Κυκλικού Συστήματος Ανανεώσιμης Ενέργειας στο διάστημα, ώστε να δημιουργηθεί με βιώσιμο τρόπο το κατάλληλο περιβάλλον για να υποστηριχθεί εκεί η ανθρώπινη ζωή.
Η Ιαπωνική Υπηρεσία Αεροδιαστημικής Έρευνας (JAXA) και η Honda R&D Co., Ltd. (Honda) ανακοίνωσαν σχέδιο για την έναρξη κοινής μελέτης προκειμένου να δημιουργήσουν ένα ‘κυκλικό σύστημα ανανεώσιμης ενέργειας’ στο διάστημα, σχεδιασμένο για την παροχή οξυγόνου, υδρογόνου και ηλεκτρισμού για τα σεληνικά φυλάκια και τα σεληνιακά οχήματα (rovers).
Η JAXA και η Honda έχουν ήδη διενεργήσει σχετική κοινή έρευνα με σκοπό τη δημιουργία ενός περιβάλλοντος βιώσιμου για την παρατεταμένη διαμονή του ανθρώπου και τη διεξαγωγή δραστηριοτήτων στο διάστημα.
Εκτός από νερό και τροφή, ο άνθρωπος χρειάζεται οξυγόνο, αλλά και υδρογόνο ως καύσιμη ύλη και ηλεκτρισμό για την υποστήριξη των διαφόρων δραστηριοτήτων στο διάστημα. Λύση για την απόκτηση των στοιχείων αυτών στο διάστημα χωρίς να απαιτείται ανεφοδιασμός από τη Γη θα μπορούσε να δώσει μία ‘κυκλική φιλοσοφία’ ανανεώσιμης ενέργειας, που συνδυάζει: ένα σύστημα ηλεκτρόλυσης νερού υψηλής διαφορικής πίεσης, το οποίο παράγει οξυγόνο και υδρογόνο μέσω ηλιακής ενέργειας και ένα σύστημα κυψελών καυσίμου που παράγει ηλεκτρισμό και νερό από οξυγόνο και υδρογόνο.
Στο πλαίσιο αυτής της φιλοσοφίας, το Νοέμβριο του 2020, η JAXA και η Honda υπέγραψαν συμφωνία κοινής έρευνας [μέχρι το Ιαπωνικό Οικονομικό Έτος (JFY) 2022] με θέμα ένα κυκλικό σύστημα ανανεώσιμης ενέργειας για χρήση στο διαστημικό σταθμό Lunar Orbital Platform-Gateway (Gateway) και στην επιφάνεια της Σελήνης, χρησιμοποιώντας ηλεκτρόλυση νερού υψηλής διαφορικής πίεσης και τεχνολογίες κυψελών καυσίμου της Honda.
Σε αυτό το κοινό ερευνητικό project, η JAXA αναπτύσσει τις συνθήκες της μελέτης σύμφωνα με τα σενάρια και τις απαιτήσεις των διαστημικών αποστολών που σχετίζονται με τη παραγωγή οξυγόνου στο Διαστημικό Σταθμό Gateway και την παροχή ηλεκτρισμού στα rovers επί σεληνιακού εδάφους, με βάση τις προηγούμενες έρευνες, ενώ η Honda διεξάγει τεχνολογικές μελέτες για την πραγματοποίηση των αποστολών και υλοποίηση των σεναρίων που θέτει η JAXA.
Κατά τη διάρκεια της τρέχουσας χρονιάς, η JAXA και η Honda, κάνοντας χρήση των πρωτοτύπων, θα ξεκινήσουν τη μελέτη σκοπιμότητας, επιλύοντας ζητήματα σχετικά με τις τεχνολογίες των εξαρτημάτων του κυκλικού συστήματος ανανεώσιμης ενέργειας, τα οποία αναγνωρίστηκαν στη φάση της περσινής έρευνας. Η JAXA και η Honda σκοπεύουν να λάβουν υπόψη τα αποτελέσματα της φετινής μελέτης στην αξιολόγηση της βιωσιμότητας ολόκληρου του συστήματος το επόμενο οικονομικό έτος (2022).
Ο Sasaki Hiroshi, Αντιπρόεδρος & Γενικός Διευθυντής της JAXA, Διεύθυνση Τεχνολογιών Επανδρωμένων Διαστημικών Πτήσεων (Human Spaceflight Technology Directorate), δήλωσε σχετικά: “Με βάση την απόφαση της Ιαπωνικής Κυβέρνησης να συμμετάσχει στο πρόγραμμα ‘Άρτεμις’, η JAXA δουλεύει πάνω στην ανάπτυξη της αποστολής και σε μελέτες συστημάτων για την υλοποίηση μιας ολοκληρωμένης σεληνιακής εξερεύνησης. Οξυγόνο, υδρογόνο και ηλεκτρισμός είναι απαραίτητα για ανθρώπινες δραστηριότητες στο διάστημα. Η υλοποίηση ενός κυκλικού προγράμματος ανανεώσιμης ενέργειας θα μας επιτρέψει να εκπληρώνουμε αυτές τις απαιτήσεις στο διάστημα χωρίς να χρειαζόμαστε ανεφοδιασμό από τη Γη. Αυτό αναμένεται να επεκτείνει θεαματικά τις δραστηριότητες μας στο διάστημα. Στόχος μας είναι η συνεχής πρόοδος, αξιοποιώντας τα αντίστοιχα πλεονεκτήματα της Honda και της JAXA”.
Ο Takeishi Ikuo, Chief Operating Officer, Innovative Research Excellence, Power Unit & Energy, Honda R&D Co., Ltd. δήλωσε: “Η Honda αγωνίζεται για τη δημιουργία μιας όμορφης και βιώσιμης κοινωνίας και για να προσφέρει στους ανθρώπους σε όλο τον κόσμο τη χαρά της επέκτασης των δυνατοτήτων τους, στη στεριά, στη θάλασσα, στον ουρανό και στο διάστημα. Μέσω αυτού του κοινού ερευνητικού project αντιμετωπίζουμε την πρόκληση χρησιμοποιώντας τεχνολογίες που έχουμε στη φαρέτρα μας μέχρι τώρα για τον εποικισμό του διαστήματος, κάτι το οποίο θα ανοίξει νέους ορίζοντες για τον άνθρωπο. Επιπλέον, επειδή το κυκλικό σύστημα ανανεώσιμης ενέργειας θα συμβάλλει σημαντικά στην ουδετερότητα του άνθρακα στη Γη, θα βελτιστοποιήσουμε τις τεχνολογίες μας στο περιβάλλον του απώτερου διαστήματος και στη συνέχεια θα προωθήσουμε τα επιτεύγματα μας πίσω στη Γη”.
Το Κυκλικό Σύστημα Ανανεώσιμης Ενέργειας
Η ‘κυκλική φιλοσοφία’ ανανεώσιμης ενέργειας συνδυάζει ένα σύστημα ηλεκτρόλυσης νερού υψηλής διαφορικής πίεσης και ένα σύστημα κυψελών καυσίμου, και έχει σχεδιαστεί για συνεχή παραγωγή οξυγόνου, υδρογόνου και ηλεκτρισμού από ηλιακή ενέργεια και νερό.
Πιο συγκεκριμένα, το σύστημα ηλεκτρόλυσης νερού υψηλής διαφορικής πίεσης χρησιμοποιεί ηλιακή ενέργεια και διασπά το νερό σε οξυγόνο και υδρογόνο. Το οξυγόνο θα χρησιμοποιείται για όσους διαμένουν στα σεληνιακά φυλάκια, και το υδρογόνο θα χρησιμοποιείται ως καύσιμο για το διαστημικό σκάφος που θα κάνει το ταξίδι προς και από τη Σελήνη. Το οξυγόνο και το υδρογόνο θα χρησιμοποιούνται επίσης από το σύστημα κυψελών καυσίμου για την παραγωγή ηλεκτρισμού για τα σεληνιακά φυλάκια και τα rovers.
Το σύστημα ηλεκτρόλυσης νερού υψηλής διαφορικής πίεσης που δημιούργησε η Honda δεν χρειάζεται συμπιεστή για τη συμπίεση του υδρογόνου (ώστε να γίνεται συμπαγές και ελαφρύ) και συμβάλλει στη μείωση του μεταφερόμενου φορτίου (όγκος και βάρος) που αποτελεί υψηλή πρόκληση για τις μεταφορές στο διάστημα.
Η Honda εργάζεται πάνω στην έρευνα και ανάπτυξη των τεχνολογιών υδρογόνου εδώ και δεκαετίες. Το 2002, η Honda έγινε η πρώτη εταιρεία στον κόσμο που ξεκίνησε μακροχρόνιες μισθώσεις οχημάτων κυψελών καυσίμου. Επιπλέον, η Honda εξελίσσει και εγκαθιστά έξυπνους σταθμούς υδρογόνου με χρήση συστημάτων ηλεκτρόλυσης νερού υψηλής διαφορικής πίεσης. Σε συνεργασία με την JAXA, η Honda θα προσπαθήσει να κάνει πραγματικότητα το κυκλικό σύστημα ανανεώσιμης ενέργειας χρησιμοποιώντας τεχνολογίες υδρογόνου που διαθέτει στη φαρέτρα της.
Σενάρια εξερεύνησης του διαστήματος και αποστολών στο Σελήνη
Η επέκταση των ανθρωπίνων δραστηριοτήτων στη Σελήνη και στη συνέχεια στον Άρη απαιτεί βιώσιμα και εφικτά σχέδια εξερεύνησης του διαστήματος. Στις αρχές της δεκαετίας του 2020, οι Ηνωμένες Πολιτείες και άλλοι διεθνείς εταίροι άρχισαν να συζητούν σχέδια επανδρωμένης εξερεύνησης του διαστήματος. Το 2018, το 2ο Διεθνές Φόρουμ Εξερεύνησης του Διαστήματος (ISEF2)*1 που διοργάνωσε το Ιαπωνικό Υπουργείο Παιδείας, Πολιτισμού, Αθλητισμού, Επιστήμης και Τεχνολογίας (MEXT) και το οποίο παρακολούθησαν εκπρόσωποι από 40 και πλέον χώρες και οργανισμούς, επιβεβαίωσαν ότι οι εξερευνήσεις στη Σελήνη, στον Άρη και τους υπόλοιπους πλανήτες του ηλιακού συστήματος είναι ευρέως κοινοί στόχοι και, επομένως, η βιώσιμη εξερεύνηση είναι το ‘κλειδί’.
Ο Διεθνής Όμιλος Συντονισμού Εξερεύνησης του Διαστήματος – International Space Exploration Coordination Group (ISECG)*2 ο οποίος απαρτίζεται από 26 διαστημικούς οργανισμούς, συζητά έναν οδικό χάρτη για διεθνώς συντονισμένη εξερεύνηση του διαστήματος. Η JAXA μελετά συνεχώς σενάρια για τη διεθνή εξερεύνηση του διαστήματος σε συνδυασμό με τις συζητήσεις στο ISECG. Τον Οκτώβριο του 2019, η Ιαπωνική Κυβέρνηση αποφάσισε να συμμετάσχει στο πρόγραμμα ‘Άρτεμις’, ένα διεθνές πρόγραμμα εξερεύνησης του διαστήματος προτεινόμενο από τις ΗΠΑ και ξεκίνησε να συντονίζει τη συνεισφορά της Ιαπωνίας.
Σύμφωνα με την κυβερνητική πολιτική, η JAXA διεξάγει έρευνα και εξέλιξη με στόχο:
1. την παροχή ανώτερων Ιαπωνικών τεχνολογιών και εξοπλισμού στο διαστημικό σταθμό Lunar Orbital Platform-Gateway (Gateway), που θα κατασκευαστεί με την προοπτική εξερεύνησης του Άρη – αλλά και άλλων πλανητών.
2. τον ανεφοδιασμό της Πύλης (Gateway) μέσω του νέου διαστημικού σκάφους επαναφοράς εφοδιασμού φορτίου (HTV-X, που βασίζεται στο όχημα μεταφορών H-II Transfer Vehicle (HTV) για την τροφοδοσία του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού – International Space Station (ISS).
Στη σεληνιακή επιφάνεια, η JAXA θα βοηθήσει να τεθούν οι βάσεις για μία βιώσιμη εξερεύνηση της Σελήνης με το ευφυές σκάφος Smart Lander for Investigating Moon (SLIM) μέσω του οποίου θα γίνει επίδειξη μιας τεχνικής προσεδάφισης εξαιρετικής ακρίβειας (προγραμματίζεται για το 2022).Επίσης θα συνεισφέρει στη ρομποτική αποστολή Lunar Polar Exploration mission (LUPEX) i για εξερεύνηση των πολικών περιοχών της Σελήνης με σκοπό την ανεύρεση συγκεντρώσεων νερού (προγραμματίζεται για το JFY2023). Επιπροσθέτως, η JAXA διεξάγει έρευνα για ένα rover μεταφοράς προσωπικού (με καμπίνα υπό ατμοσφαιρική πίεση) ως μέσο μεταφοράς για την υποστήριξη αποστολών εξερεύνησης επί σεληνιακού εδάφους στα τέλη της δεκαετίας του 2020 και πέραν αυτής.
*1 Στο 2ο International Space Exploration Forum (ISEF2): https://www.mext.go.jp/isef2/index.html
*2 International Space Exploration Coordination Group (ISECG): https://www.globalspaceexploration.org/
(πηγή): Ιαπωνικά σενάρια διεθνούς εξερεύνησης του διαστήματος (πρόταση) 2019 (Συνοπτικά): https://www.exploration.jaxa.jp/assets/img/news/pdf/scenario/EZA-2019001_SES.pdf (μόνον ιαπωνικά), Ιαπωνικά σενάρια διεθνούς εξερεύνησης του διαστήματος (πρόταση) 2019 (πλήρης έκδοση): https://www.exploration.jaxa.jp/assets/img/news/pdf/scenario/EZA-2020001_S.pdf (μόνον ιαπωνικά).
