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Apr 04, 2024

太陽光発電を失うリスクを軽減するための新しいアプローチ

2023 年 8 月 20 日の特集 この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされました。 編集者は、コンテンツの内容を保証しながら、次の属性を強調しました。

2023 年 8 月 20 日の特集

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イングリッド・ファデリ著、Phys.org

NASA や世界中の他の宇宙機関は、太陽系の惑星やその他の天体を探索するために、定期的にロボットや自動車両を宇宙に送り込んでいます。 これらのミッションは、太陽系の他の部分の環境と資源についての理解を大幅に向上させることができます。

トロント大学航空宇宙研究所とNASAのジェット推進研究所（JPL）の研究者らは最近、太陽光発電探査車を使用した月探査の有効性と成功を向上させる可能性のある回収戦略を探る研究を実施した。 arXiv で事前公開された彼らの論文は、太陽光発電探査車が月面の永久に影に覆われた領域を安全に離れるのに役立つ可能性のある新しいアプローチを紹介しています。

「近年、米国、中国、インド、ロシアなど、いくつかの国が月の南極の探査に興味を示している」と研究を主導した研究者オリヴィエ・ラマール氏はPhys.orgに語った。

「彼らのほとんどは、太陽光発電の探査車を使って、常に日陰にある地域（永久影域、PSRと呼ばれる）を探索することを計画しており、そこには大量の水氷が含まれている可能性があると考えられます。ご想像のとおり、PSRに入るのは、太陽光発電の探査機を使うのは危険な試みです! 探査機が故障によって遅れた場合、エネルギーが尽きる前に太陽光に戻ることができない可能性があります。」

太陽光発電探査機には電力効率の点で多くの利点がありますが、動作するには太陽光に依存するため限界があります。 月の一部の地域は永久に影に覆われているため、探査車が太陽光に依存していると、安全に探査してその地域から離れることができず、ミッション中にエネルギー切れを引き起こす可能性があります。

ラマール氏と彼の同僚らによる最近の研究の主な目的は、月面の影に覆われた領域を探索している際に、太陽光発電の探査機を失う確率を定量化することであった。 さらに、チームは、太陽光発電探査機が安全に任務を完了する確率を最大化するのに役立つアプローチを考案したいと考えました。

「まず、太陽光発電の探査車が月の南極で『安全』であることが何を意味するかを定義する必要がある」とラマール氏は説明した。 「これを行うために、私たちは探査車がどこで、何時に、バッテリーにどのくらいのエネルギーが残っているのかに注意を払います。これにより、探査車がミッションの次の行程の前にその場で冬眠できるかどうかの指標が得られます(そして、ローバーが生存確率を最大化するために、あらゆる開始状態 (PSR の内部を含む) から従うことができるオンライン横断計画方法を計算します。」

ラマール氏らによって概説された計画方法論は、本質的には探査車が「安全」（つまり、太陽光が到達して充電できる地域）に到達する可能性を最大限に高めるフォールバック戦略であるため、回復政策と呼ばれています。バッテリー）。 研究者らは論文の中で、この回復方針の計算にはいくつかの近似が必要で、大きく不正確な場合は全体の予測の信頼性に影響を与える可能性があるため、この状況では困難になる可能性があることを示しました。

「例えば、時間は私たちの状態空間の連続した次元であり、離散化する必要がある」とラマール氏は述べた。

「この近似/離散化が故障の確率に関する予測を危険に歪めないことを確認する必要があります。月の南極では、太陽の照度は非常に動的であり、近くの山やクレーターが表面に大きな影を落とす可能性があります。 (おおよその) ポリシーが想定しているスケジュールよりも少し遅れている場合は、重要なソーラー充電期間を逃す可能性があります。ポリシーが想定しているスケジュールよりも少し早い場合も同様です。」