Agentura JAXA a společnost Honda zahajují studii proveditelnosti systému oběhu obnovitelné energie

Umožnění udržitelných činností ve vesmíru vytvořením prostředí pro udržení života lidí ve vesmíru

Japonská národní agentura pro výzkum a vývoj v oblasti letectví a kosmonautiky (JAXA) a společnost Honda R&D Co., Ltd. (Honda) dnes oznámily plán zahájit společnou studii proveditelnosti „systému oběhu obnovitelné energie“ ve vesmíru, který je určen k dodávkám kyslíku, vodíku a elektřiny pro lidské základny a vozítka. Agentura JAXA a společnost Honda provádějí společný výzkum tohoto systému s cílem vytvořit ve vesmíru prostředí, kde by mohli lidé pobývat a působit po delší dobu.

Kromě vody a jídla lidé potřebují kyslík, jakož i vodík jako palivo a elektřinu pro různé aktivity pro život ve vesmíru. Jedním z řešení, jak je ve vesmíru získat bez pravidelných dodávek ze Země, je vytvořit systém oběhu obnovitelné energie, který by kombinovat systém vysokotlaké elektrolýzy vody produkující kyslík a vodík napájený sluneční energií, a systém palivových článků produkující elektřinu a vodu z kyslíku a vodíku.

Na základě této koncepce podepsaly agentura JAXA a společnost Honda v listopadu 2020 společnou dohodu o výzkumu na tři fiskální roky (do japonského fiskálního roku 2022) s cílem pokračovat ve výzkumu systému oběhu obnovitelné energie pro použití na vesmírné stanici Lunar Orbital Platform-Gateway (dále jen „Gateway“) a na povrchu Měsíce s využitím technologie vysokotlaké elektrolýzy vody a technologie palivových článků společnosti Honda.

Zatímco v tomto společném výzkumu agentura JAXA vyvíjí podmínky studie podle scénářů a požadavků na mise spojené s výrobou kyslíku na stanici Gateway a napájení vozítek elektřinou na měsíčním povrchu na základě provedeného výzkumu, společnost Honda provádí technologické studie s cílem realizovat mise a scénáře stanovené agenturou JAXA.

Během aktuálního fiskálního roku (japonský fiskální rok 2021) zahájí agentura JAXA a společnost Honda s využitím prototypů studii proveditelnosti zabývající se otázkami jednotlivých technologií systému oběhu obnovitelné energie, které odhalil výzkum provedený během posledního fiskálního roku. Agentura JAXA a společnost Honda plánují zohlednit výsledky letošní studie o hodnocení životaschopnosti celého systému v příštím fiskálním roce (japonský fiskální rok 2022).

Komentáře vedoucích pracovníků agentury JAXA a společnosti Honda:

SASAKI Hiroshi, viceprezident a generální ředitel ředitelství pro technologie letů lidí do vesmíru agentury JAXA:

„Na základě rozhodnutí japonské vlády zúčastnit se programu Artemis pracuje agentura JAXA na vývoji misí a na systémových studiích s cílem realizovat plnohodnotný průzkum Měsíce. Kyslík, vodík a elektřina jsou nezbytnými předpoklady lidské činnosti ve vesmíru. Fungující systém oběhu obnovitelné energie nám umožní zajistit tyto předpoklady ve vesmíru, aniž bychom se museli spoléhat na dodávky ze Země. Očekává se, že to významně rozšíří naši činnost ve vesmíru. Chtěli bychom v této studii dosáhnout stabilního pokroku využitím příslušných silných stránek společnosti Honda a agentury JAXA.”

TAKEISHI Ikuo, provozní ředitel, oddělení pro výzkum v oblasti špičkových technologií, hnacích jednotek a energie společnosti Honda R&D Co., Ltd.:

„Společnost Honda se snaží zajistit příjemnou a udržitelnou společnost, sloužit lidem na celém světě a poskytovat jim radost z rozšiřování jejich životního potenciálu na Zemi, v oceánu, na obloze a ve vesmíru. Prostřednictvím tohoto společného výzkumu přijímáme výzvu využívat všechny dosavadní technologie a rozšířit sféru lidského osidlování vesmíru, což rozšíří lidský potenciál. Jelikož systém oběhu obnovitelné energie navíc významně přispěje k uhlíkové neutralitě na Zemi, zdokonalíme své technologie v nejvzdálenějším prostředí vesmíru a poté se vrátíme zpět na Zemi.“

O systému oběhu obnovitelné energie

Systém oběhu obnovitelné energie kombinuje systém vysokotlaké elektrolýzy vody se systémem palivových článků a je navržen pro nepřetržitou výrobu kyslíku, vodíku a elektřiny ze sluneční energie a vody.

Přesněji řečeno systém vysokotlaké elektrolýzy vody využívá sluneční energii k elektrolýze vody, čímž vyrábí kyslík a vodík. Kyslík bude využíván pro lidi na základnách a vodík bude používán jako palivo kosmické lodi pro cesty mezi Měsícem a stanicí. Kyslík a vodík bude také využíván systémem palivových článků k výrobě elektřiny pro základny a vozítka na povrchu Měsíce.

Systém vysokotlaké elektrolýzy vody vytvořený společností Honda nevyžaduje ke kompresi vodíku kompresor, takže je lehký a kompaktní, a přispívá tak ke snížení užitné kapacity a hmotnosti, což v kosmické dopravě představuje hlavní výzvu.

Společnost Honda pracuje na výzkumu a vývoji vodíkových technologií již mnoho let. V roce 2002 se společnost Honda stala první společností na světě, která zahájila leasingový prodej vozidel s palivovými články. Kromě toho společnost Honda vyvíjí a instaluje inteligentní vodíkové stanice využívající její systémy pro vysokotlakou elektrolýzu vody. Společně s agenturou JAXA bude společnost Honda usilovat o realizaci systému oběhu obnovitelné energie s využitím vodíkových technologií, které společnost Honda doposud vyvinula.

Scénáře mezinárodního průzkumu vesmíru a průzkumu Měsíce

Rozšiřování lidských činností na Měsíc a poté na Mars vyžaduje udržitelné a proveditelné plány průzkumu vesmíru. Na začátku 21. století začali USA a naši další mezinárodní partneři jednat o plánech zkoumání vesmíru. V roce 2018 se na druhém mezinárodním fóru pro průzkum vesmíru (ISEF2)^*1pořádaném japonským ministerstvem školství, kultury, sportu, vědy a technologií (MEXT), kterého se zúčastnili zástupci více než 40 zemí a organizací, potvrdilo, že průzkum Měsíce, Marsu a zbytku sluneční soustavy je široce sdíleným cílem, a proto má zásadní význam zajistit udržitelné zkoumání.

Mezinárodní koordinační skupina pro průzkum vesmíru (ISECG)^*2, mezi jejíž členy nyní patří 26 vesmírných agentur, jedná o plánu mezinárodně koordinovaného průzkumu vesmíru. Agentura JAXA průběžně studuje scénáře mezinárodního průzkumu vesmíru ve spojení s jednáním v rámci skupiny ISECG. V říjnu 2019 se japonská vláda rozhodla zúčastnit se mezinárodního programu pro průzkum vesmíru Artemis, který navrhly Spojené státy, a zahájila koordinaci japonského zapojení.

V souladu s touto vládní politikou provádí agentura JAXA výzkum a vývoj s cílem 1) poskytovat technologie a zařízení, ve kterých Japonsko vyniká, pro stanici Lunar Orbital Platform-Gateway (Gateway), která bude postavena v ohledem na průzkum Marsu a vzdálenějších oblastí a 2) zásobovat stanici Gateway prostřednictvím zcela nové kosmické zásobovací lodi (HTV-X na bázi H-II Transfer Vehicle (HTV) pro zásobování Mezinárodní vesmírné stanice).

Agentura JAXA hodlá na měsíčním povrchu přispět k založení základny pro udržitelný měsíční průzkum pomocí inteligentního přistávacího modulu pro zkoumání Měsíce (SLIM), jehož cílem je demonstrovat techniku přesného přistávání (plánováno na japonský fiskální rok 2022) a misi měsíčního polárního průzkumu pro zkoumání výskytu vody v měsíční polární oblasti (plánováno na japonský fiskální rok 2023). Kromě toho agentura JAXA provádí výzkum tlakového vozítka s posádkou, které má fungovat jako dopravní prostředek na podporu průzkumu měsíčního povrchu na konci 20. let 21. století a později.