下次人類登陸月球時，他們打算停留一段時間。對於Artemis計劃，美國宇航局及其合作者希望在月球上建立一個可持續存在的月球基地，這包括建立一個可以讓宇航員生活和工作的基地。一個正常運作的月球基地的關鍵因素之一是電力供應。美國桑迪亞國家實驗室—一個專門為軍事基地建造微電網的研發實驗室，正在與美國宇航局合作，設計一個可以在月球上使用的微電網。

月球基地有望成為人類冒險進入更遠的太空的技術試驗場–比如說航行到火星。因此，電網將不僅僅是保持燈光和空氣流通，還將支持採礦和燃料加工設施，這些設施將同時工作以減少來自地球的供應需求。

當然，為月球基地設計一個微電網與為地球上使用的類似設置之間有一些區別。桑迪亞國家實驗室的電氣工程師Rachid Darbali-Zamora說，值得注意的是，它將需要維持宇航員的生命，而不僅僅是支持傳統的家庭負荷。為此，能源儲存和電源管理將是至關重要的。

月球棲息地將包括一個生活單元以及一個採礦和加工中心，它將生產水、氧氣、火箭燃料等。因此，桑迪亞國家實驗室的工程師們正在研究兩個直流微電網，用一條連接線將它們連接起來。

桑迪亞的另一位電氣工程師Lee Rashkin說，他們正在努力確定該連接線的參數。他說：“我們正在考慮（比兩個負載中心）高一點的電壓，因為（它們）之間必須跨越幾公里。”他補充說，在更高的電壓下推送電力會更容易，因為它需要更少的電流，使之更容易一點。

Rashkin說，居住單元將與國際空間站的大小差不多，採礦和加工中心則稍大一些，它們之間的距離約為10公里。雖然這兩個系統將被設計為自給自足，但“連接線的存在主要是為了實現冗餘”。他說：“如果棲息地的一個（光伏）發電機發生意外，它可以輸入電力來維持這些負載，這對維持人們的生命至關重要。”

Darbali-Zamora補充說，每個系統也將有自己的冗餘、改線和重新配置能力。“因此，如果月球棲息地的某條線路是為關鍵負載服務的，而這條線路發生故障，就有機制來重新分配電力，以便從一個來源接收。”

由於計劃中的月球基地的部分將分佈在月球表面，工程師們還預計將有大量的電力電子設備和分佈式能源資源。Rashkin說：“電力電子技術本質上相當於一個齒輪箱。就像齒輪箱從一個速度和扭矩值轉換到另一個速度和扭矩值一樣，電力電子技術可以從一個功率和電壓水平轉換到另一個。 這些電力電子轉換器將是管理電池或太陽能電池板和主總線之間電力的關鍵。”

主要能源將是太陽能，並以電池作為補充。與地球不同，月球上沒有云層遮擋，這意味著月球表面接受更多的直接陽光。Darbali-Zamora認為這在某些方面是一個優勢，但他們必須考慮到月球的夜晚，大約是兩個地球星期的時間。

Darbali-Zamora說，有一些儲能選擇，這取決於他們想要什麼樣的電池材料或化學成分。“但是我們的想法是，當有更多的太陽能發電和負載需求時，太陽能電池板將為電池充電，”他說。“我們正在做的部分工作是定義管理控制，確保電池不會完全耗盡，並確保太陽能電池板的發電、負載的消耗和電池的充放電之間有協同作用。”

為了做到這一點，工程師們擁有基於時間尺度的控制裝置–從以亞毫秒速度運行的裝置到以天為單位的裝置，規劃出任何時候需要的充電狀態。Rashkin補充說：“對（後一種）控制水平的限制之一是，在太陽消失時，儲能裝置需要完全充電。”

所有的測試和調整將在阿爾伯克基的桑迪亞安全可擴展微電網試驗台進行。Rashkin說：“我們有為月球基地計劃的所有（規格）的模擬能力。該測試平台可用於建立一個按比例縮小的月球微電網的代表，並用於研究電力系統控制器、儲能、電力電子和分佈式能源。我們正計劃用它來進行大量的控制設計分析。”

一旦他們有了控制，Rashkin的團隊將把它交給Darbali-Zamora的團隊，在桑迪亞的分佈式能源技術實驗室進行測試。有了電源硬件在環能力，他們可以在模擬環境中測試物理設備，如Rashkin團隊建造的控制器，如月球基地模擬器。Darbali-Zamora說：“我們甚至可以模擬兩個獨立的系統–例如，在一個模擬器中模擬月球棲息地，在另一個模擬器中模擬採礦和生產，以及連接線或組成這個連接線的轉換器。”

在他們的工作最終出現在月球上之前還有一段路要走，但兩位工程師都指出，他們正在做的工作與他們在陸地上做的事情並沒有完全脫鉤。Darbali-Zamora說：“我們希望我們在這個項目中發現的許多解決方案可以在地球上實施”，以建立更好和更有彈性的系統。