Vindenergi kan drive menneskelige boliger på Mars

Vindenergi kan hjælpe med at drive menneskelige missioner på Mars, ifølge en undersøgelse, der brugte NASA Ames Mars Global Climate Model til at beregne kortsigtede og sæsonbestemte variationer af vindkraft, der ville blive genereret af vindmøller på den røde planet. Anført af NASA'er Victoria Hartwick, foreslår forskerholdet, at vinden kunne levere tilstrækkelig energi alene eller bruges i forbindelse med sol- eller atomkraft.

Succesen med en bemandet mission til Mars vil afhænge af mange faktorer, herunder valg af sted. Tidligere undersøgelser af stedets levedygtighed har fokuseret på adgang til fysiske ressourcer, herunder tilgængeligheden af ​​vand eller husly, og har ikke nødvendigvis taget højde for potentielle lokaliteters energiproduktionskapacitet. Mens der har været meget forskning i sol- og atomenergi som energikilder fra Mars, rummer atomkraft potentielle menneskelige risici, og nuværende modeller af solsystemer mangler energilagringsevnen til at kompensere for dag/nat (daglige) og sæsonbestemte variationer i produktion. Det er derfor klogt at overveje en alternativ kilde som vind til stabil energiproduktion.

Mindre kraftfuld, men stadig nyttig

Vindkraft er mest effektiv, når atmosfæren er tyk, men Mars' lave atmosfæriske tæthed betyder, at vinden på planeten producerer betydeligt mindre kraft end vinden på Jorden. Af denne grund var Marsvinden ikke blevet betragtet som en levedygtig energiressource. Hartwick og kolleger har udfordret denne antagelse og vist, at døgn- og sæsonudsving i solenergi kan kompenseres for af vindenergi. Hartwick siger, at de "var overrasket over at opdage, at på trods af Mars' tynde atmosfære, er vinde stadig stærke nok til at producere strøm over store dele af Mars overflade".

Undersøgelsen tyder på, at vind kan arbejde i kombination med andre energiressourcer såsom sol for at øge elproduktionen. Dette kan især være nyttigt under lokale og globale støvstorme, når solenergi falder og tilgængelig vindkraft øges. Vind ville også være en nyttig ressource om natten og omkring vintersolhverv.

Kombineret system

Holdet så på et hypotetisk generationssystem, der omfatter solpaneler og en Enercon E33 vindmølle. Sidstnævnte er et mellemstort kommercielt tilgængeligt system, der har en rotordiameter på 33 m og er normeret til en effekt på 330 kW på jorden. Hartwick og kolleger beregner, at turbinen kunne fungere med en gennemsnitlig driftseffekt på omkring 10 kW på Mars

Holdets beregninger viser, at møllen vil øge den procentdel af tid, som effekten fra det kombinerede system overstiger 24 kW fra 40 % (solpaneler alene) til 60-90 % (sol plus vind). Værdien 24 kW er væsentlig, fordi den anses for at være minimumseffektkravet til at understøtte en mission med seks mandskab.

Mens undersøgelsen viser, at vindproduktion er mulig, ville det kun være nyttigt, hvis det kunne gøres på steder på Mars, der er egnede til menneskelig beboelse. Tidligere arbejde overvejede geologi, ressourcepotentiale og tekniske begrænsninger for at evaluere landingssteder. Ved at bruge disse kriterier har NASA Human Landing Site Study identificeret 50 potentielle områder af interesse. Denne undersøgelse overvejede ikke regional energitilgængelighed ud over simple breddegrad og skyggeovervejelser for solenergi. Hartwick mener derfor, at vindkraft kan give flere regioner mulighed for at komme i betragtning til efterforskning og bosætning.

Flere muligheder

"Ved at bruge vind i kombination med andre energiressourcer," siger Hartwick, "kan det være muligt at få adgang til nogle områder af planeten, der tidligere blev afvist, for eksempel Mars mellembreddegrader og polarområder, som er videnskabeligt interessante og er tættere på vigtige underjordiske isreservoirer." Disse steder ville ikke være levedygtige med solenergi som den fremherskende energiressource.

Hartwick antyder, at stabilitet er den vigtigste overvejelse for at drive fremtidige bemandede missioner til Mars - en masse uafbrudt strøm skal produceres. Brug af en kombination af vindmøller og solcellepaneler kan tillade missioner at lokalisere en stor del af planeten.

Vindkraft kan også revolutionere, hvordan mennesker får energi andre steder i solsystemet. Hartwick siger, at hun er "særligt interesseret i at se kraftpotentialet på en måne som Titan, der har en meget tyk atmosfære, men er kold". Ikke desto mindre er der stadig tværfagligt arbejde, der skal udføres - især fra et rumfarts- og ingeniørmæssigt synspunkt - for at bestemme operationel effektivitet og teknisk levedygtighed.

Forskellige turbiner

Mens hoveddelen af ​​forskningen fokuserede på Enercon E33, så holdet også på forskellige størrelser af turbiner lige fra mikroturbiner brugt til små enfamilies strømbehov til industristandard 5 MW (på jorden) turbiner og mere. Brugen af ​​sådanne systemer kan variere fra at levere energi til overfladehabitater og livsunderstøttende systemer til vedligeholdelse af videnskabeligt udstyr. En anden faktor, der skal overvejes, er transport af vindmøller og tilhørende materialer til Mars - en proces, der ville skulle minimere den masse, der sendes gennem det interplanetariske rum. Selvom denne transport skulle omfatte graveudstyr, er der nogle forslag om, at Marsjord kan bruges som erstatning for den beton, der bruges til at forankre turbiner på Jorden.

Den lange vej til Mars

Efterhånden som flere potentielle Mars-landingssteder er identificeret, kan fremtidige undersøgelser involvere højopløsningssimuleringer med det formål bedre at forstå, hvordan specifik topografi og overfladeforhold påvirker vinden. Dette kan ændre mulighederne for fremtidige rumoperationer. Hartwick siger, at dette "virkelig er guldstandarden, når vi overvejer energikravene til en potentiel menneskelig mission til Mars."

Forskningen er beskrevet i Naturstronomi.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/wind-energy-could-power-human-habitations-on-mars/