Tuuleenergia võib Marsi inimasustusi toita

Vastavalt uuringule, milles NASA Ames Marsi globaalse kliimamudeli abil arvutati välja Punase Planeedi tuuleturbiinide poolt toodetava tuuleenergia lühiajaline ja hooajaline varieeruvus, võib tuuleenergia aidata kaasa inimeste missioonidele Marsil. NASA juhtimisel Victoria Hartwick, soovitab uurimisrühm, et tuul võib iseseisvalt varustada piisavalt energiat või seda kasutada koos päikese- või tuumaenergiaga.

Meeskonnaga Marsi missiooni edu sõltub paljudest teguritest, sealhulgas koha valikust. Varasemad uuringud saidi elujõulisuse kohta on keskendunud juurdepääsule füüsilistele ressurssidele, sealhulgas vee või peavarju kättesaadavusele, ega ole tingimata arvestanud potentsiaalsete asukohtade energiatootmisvõimet. Kuigi päikese- ja tuumaenergia kui Marsi energiaallikate kohta on tehtud palju uuringuid, on tuumaenergial potentsiaalsed inimriskid ja praegustel päikesesüsteemide mudelitel puudub energiasalvestusvõime, mis kompenseeriks päevast/öist (ööpäevast) ja hooajalisi erinevusi tootmises. Seetõttu on stabiilse energiatootmise jaoks mõistlik kaaluda alternatiivset allikat, näiteks tuult.

Vähem jõuline, kuid siiski kasulik

Tuuleenergia on kõige tõhusam, kui atmosfäär on paks, kuid Marsi madal õhutihedus tähendab, et tuul toodab planeedil oluliselt vähem jõudu kui tuul Maal. Sel põhjusel ei peetud Marsi tuult elujõuliseks energiaallikaks. Hartwick ja kolleegid on selle oletuse vaidlustanud ja näidanud, et päikeseenergia ööpäevaseid ja hooajalisi kõikumisi saab kompenseerida tuuleenergiaga. Hartwick ütleb, et nad "olid üllatunud, kui avastasid, et vaatamata Marsi õhukesele atmosfäärile on tuuled endiselt piisavalt tugevad, et toota energiat suurel osal Marsi pinnast".

Uuring viitab sellele, et tuul võib elektritootmise suurendamiseks töötada koos teiste energiaressurssidega, näiteks päikeseenergiaga. See võib olla eriti kasulik kohalike ja ülemaailmsete tolmutormide ajal, kui päikeseenergia väheneb ja saadaolev tuuleenergia suureneb. Tuul oleks kasulik ressurss ka öösel ja talvise pööripäeva paiku.

Kombineeritud süsteem

Meeskond uuris hüpoteetilist genereerimissüsteemi, mis koosneb päikesepaneelidest ja Enercon E33 tuuleturbiinist. Viimane on keskmise suurusega kaubanduslikult saadav süsteem, mille rootori läbimõõt on 33 m ja mille nimivõimsus Maal on 330 kW. Hartwick ja kolleegid arvutavad, et turbiin võiks Marsil töötada keskmise töövõimsusega umbes 10 kW

Meeskonna arvutused näitavad, et turbiin suurendaks aja protsenti, mil kombineeritud süsteemi võimsus ületab 24 kW, 40%-lt (ainuüksi päikesepaneelid) 60-90%-ni (päike pluss tuul). Väärtus 24 kW on märkimisväärne, kuna seda peetakse kuue meeskonnaga missiooni toetamiseks minimaalseks võimsusnõudeks.

Kuigi uuring näitab, et tuule tekitamine on võimalik, oleks see kasulik ainult siis, kui seda saaks teha Marsi kohtades, mis sobivad inimasustuseks. Eelnev töö käsitles maandumiskohtade hindamiseks geoloogiat, ressursipotentsiaali ja tehnilisi piiranguid. Neid kriteeriume kasutades on NASA inimeste maandumiskoha uuring tuvastanud 50 potentsiaalset huvipakkuvat piirkonda. Selles uuringus ei võetud arvesse piirkondlikku energia kättesaadavust väljaspool lihtsaid laiuskraadi ja päikeseenergia varjutamise kaalutlusi. Seetõttu usub Hartwick, et tuuleenergia võib võimaldada rohkemate piirkondade uurimist ja asustamist.

Rohkem võimalusi

"Kasutades tuult koos teiste energiaressurssidega," ütleb Hartwick, "võib olla võimalik pääseda juurde mõnele planeedi piirkonnale, mis varem tähelepanuta jäeti, näiteks Marsi keskmistele laiuskraadidele ja polaaraladele, mis on teaduslikult huvitavad ja lähemal olulisele. maa-alused jääreservuaarid." Need kohad ei oleks elujõulised, kui päikeseenergia on domineeriv energiaallikas.

Hartwick viitab sellele, et stabiilsus on tulevaste Marsi missioonide jaoks kõige olulisem kaalutlus – tuleb toota palju katkematut energiat. Tuuleturbiinide ja päikesemassiivide kombinatsiooni kasutamine võimaldaks missioonidel paikneda suurel osal planeedist.

Tuuleenergia võib muuta ka selle, kuidas inimesed mujalt päikesesüsteemist energiat hangivad. Hartwick ütleb, et ta on "eriti huvitatud energiapotentsiaalist näha sellisel kuul nagu Titan, millel on väga paks atmosfäär, kuid mis on külm". Sellegipoolest tuleb teha veel interdistsiplinaarset tööd – eriti lennunduse ja inseneriteaduse seisukohast –, et määrata kindlaks tegevuse tõhusus ja tehniline elujõulisus.

Erinevad turbiinid

Kui põhiosa uurimistööst keskendus Enercon E33-le, uuris meeskond ka erineva suurusega turbiine, alates mikroturbiinidest, mida kasutatakse väikese ühepere energiavajaduse jaoks, kuni tööstusstandarditele vastavate 5 MW (Maal) turbiinideni ja palju muud. Selliste süsteemide kasutamine võib varieeruda pinnapealsete elupaikade ja elu toetavate süsteemide energia pakkumisest kuni teaduslike seadmete hooldamiseni. Teine tegur, mida tuleb arvesse võtta, on tuuleturbiinide ja nendega seotud materjalide transportimine Marsile – protsess, mis peaks minimeerima planeetidevahelise ruumi kaudu saadetavat massi. Kuigi see transport peaks hõlmama kaeveseadmeid, on mõned ettepanekud, et Marsi pinnast võiks kasutada betooni asendamiseks, mida kasutatakse turbiinide ankurdamiseks Maa peal.

Pikk tee Marsile

Kuna tuvastatakse rohkem potentsiaalseid Marsi maandumiskohti, võivad tulevased uuringud hõlmata kõrge eraldusvõimega simulatsioone, mille eesmärk on paremini mõista, kuidas konkreetsed topograafia ja pinnatingimused mõjutavad tuult. See võib muuta tulevaste kosmoseoperatsioonide võimalusi. Hartwick ütleb, et see "on tõesti kullastandard, kui arvestada energiavajadusi potentsiaalseks inimmissiooniks Marsile."

Uuringut kirjeldatakse artiklis Looduse astronoomia.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/wind-energy-could-power-human-habitations-on-mars/