Tuulivoimalla voi olla virtaa Marsin ihmisasunnoista

Tuulienergia voisi auttaa ihmisten tehtävissä Marsissa, mukaan tutkimus, jossa NASA Ames Mars Global Climate Model laskettiin punaisen planeetan tuuliturbiinien tuottaman tuulivoiman lyhyen aikavälin ja kausittaisen vaihtelun laskemiseen. NASAn johdolla Victoria HartwickTutkimusryhmä ehdottaa, että tuuli voisi tuottaa riittävästi energiaa yksinään tai sitä voitaisiin käyttää yhdessä aurinko- tai ydinvoiman kanssa.

Miehistöineen Mars-matkan menestys riippuisi monista tekijöistä, mukaan lukien paikan valinta. Aiemmat tutkimukset paikan elinkelpoisuudesta ovat keskittyneet fyysisten resurssien saatavuuteen, mukaan lukien veden tai suojan saatavuus, eivätkä ne ole välttämättä ottaneet huomioon mahdollisten paikkojen energiantuotantokykyä. Vaikka aurinko- ja ydinenergiasta Marsin energialähteinä on tehty paljon tutkimusta, ydinvoimaan liittyy mahdollisia inhimillisiä riskejä, ja nykyisillä aurinkojärjestelmien malleilla ei ole energian varastointikykyä kompensoimaan päivä/yö (vuorokausivaihteluita) ja vuodenaikojen vaihtelua tuotannossa. Siksi on järkevää harkita vaihtoehtoista lähdettä, kuten tuulta, vakaan energian tuotantoon.

Vähemmän voimakas, mutta silti hyödyllinen

Tuulivoima on tehokkainta, kun ilmakehä on paksu, mutta Marsin alhainen ilmakehän tiheys tarkoittaa, että tuuli planeetalla tuottaa huomattavasti vähemmän voimaa kuin tuuli Maan päällä. Tästä syystä Marsin tuulta ei pidetty elinkelpoisena energialähteenä. Hartwick ja kollegat ovat kyseenalaistaneet tämän oletuksen ja osoittaneet, että aurinkoenergian vuorokausi- ja kausivaihtelut voitaisiin kompensoida tuulienergialla. Hartwick sanoo, että he "yllätyivät huomatessaan, että Marsin ohuesta ilmakehästä huolimatta tuulet ovat edelleen tarpeeksi voimakkaita tuottamaan sähköä suurille osille Marsin pintaa".

Tutkimus ehdottaa, että tuuli voisi toimia yhdessä muiden energialähteiden, kuten auringon, kanssa tehostaakseen sähköntuotantoa. Tämä voi olla erityisen hyödyllistä paikallisten ja globaalien pölymyrskyjen aikana, kun aurinkoenergia vähenee ja saatavilla oleva tuulivoima lisääntyy. Tuuli olisi myös hyödyllinen voimavara yöllä ja talvipäivänseisauksen aikoihin.

Yhdistetty järjestelmä

Tiimi tarkasteli hypoteettista tuotantojärjestelmää, joka koostuu aurinkopaneeleista ja Enercon E33 -tuuliturbiinista. Jälkimmäinen on keskikokoinen kaupallisesti saatavilla oleva järjestelmä, jonka roottorin halkaisija on 33 m ja jonka teho on 330 kW maan päällä. Hartwick ja kollegat laskevat, että turbiini voisi toimia noin 10 kW:n keskimääräisellä toimintateholla Marsissa

Ryhmän laskelmat osoittavat, että turbiini lisää prosenttiosuutta ajasta, jolloin yhdistetyn järjestelmän teho ylittää 24 kW, 40 prosentista (pelkästään aurinkopaneelit) 60-90 prosenttiin (aurinko ja tuuli). Arvo 24 kW on merkittävä, koska sitä pidetään minimitehovaatimuksena kuuden miehistön tehtävän tukemiseksi.

Vaikka tutkimus osoittaa, että tuulen tuottaminen on mahdollista, se olisi hyödyllistä vain, jos se voitaisiin tehdä ihmisasutukseen sopivissa paikoissa Marsissa. Aiemmissa töissä tarkasteltiin geologiaa, resurssipotentiaalia ja teknisiä rajoituksia laskeutumispaikkojen arvioimiseksi. Näiden kriteerien perusteella NASAn ihmisen laskeutumispaikan tutkimus on tunnistanut 50 mahdollista kiinnostavaa aluetta. Tässä tutkimuksessa ei otettu huomioon alueellista energian saatavuutta yksinkertaisten leveysasteiden ja aurinkoenergian varjostusnäkökohtien lisäksi. Siksi Hartwick uskoo, että tuulivoima voisi mahdollistaa useiden alueiden tutkimisen ja asettamisen.

Lisää mahdollisuuksia

"Hyödyntämällä tuulta yhdessä muiden energiaresurssien kanssa", Hartwick sanoo, "voi olla mahdollista päästä joihinkin planeetan alueisiin, jotka aiemmin jätettiin huomiotta, esimerkiksi Marsin keskileveysasteille ja napa-alueille, jotka ovat tieteellisesti mielenkiintoisia ja lähempänä tärkeitä maanalaisia ​​jääaltaita." Nämä paikat eivät olisi elinkelpoisia, jos aurinkovoima olisi hallitseva energialähde.

Hartwick ehdottaa, että vakaus on tärkein seikka tulevien miehistöllisten Mars-lentojen tehostamisessa – on tuotettava paljon keskeytymätöntä tehoa. Tuuliturbiinien ja aurinkopaneelien yhdistelmän avulla tehtävät voisivat paikantaa suuren osan planeettasta.

Tuulivoima voi myös mullistaa tavan, jolla ihmiset saavat energiaa muualta aurinkokunnasta. Hartwick sanoo olevansa "erityisen kiinnostunut näkemään voimapotentiaalin Titanin kaltaisessa kuussa, jonka ilmapiiri on erittäin paksu mutta kylmä". Siitä huolimatta on vielä tehtävä monitieteistä työtä – erityisesti ilmailu- ja tekniikan näkökulmasta – toiminnan tehokkuuden ja teknisen kannattavuuden määrittämiseksi.

Eri turbiinit

Suurin osa tutkimuksesta keskittyi Enercon E33:een, mutta tiimi tarkasteli myös erikokoisia turbiineja pienistä yhden perheen energiatarpeista käytettävistä mikroturbiineista alan standardien 5 MW (maan päällä) turbiineihin ja muihin. Tällaisten järjestelmien käyttö voi vaihdella energian tuottamisesta pintaympäristöihin ja elämää ylläpitäviin järjestelmiin tieteellisten laitteiden ylläpitoon. Toinen huomioon otettava tekijä on tuuliturbiinien ja niihin liittyvien materiaalien kuljettaminen Marsiin – prosessi, jonka pitäisi minimoida planeettojen välisen avaruuden kautta kulkeva massa. Vaikka tähän kuljetukseen tulisi sisältyä kaivulaitteet, on olemassa ehdotuksia, että Marsin maaperää voitaisiin käyttää betonin korvikkeena, jota käytetään turbiinien ankkuroimiseen Maahan.

Pitkä tie Marsiin

Kun potentiaalisia Marsin laskeutumispaikkoja tunnistetaan, tulevat tutkimukset voivat sisältää korkearesoluutioisia simulaatioita, joiden tarkoituksena on ymmärtää paremmin, kuinka tietyt topografia- ja pintaolosuhteet vaikuttavat tuuleen. Tämä saattaa muuttaa tulevien avaruusoperaatioiden mahdollisuuksia. Hartwick sanoo, että tämä "on todella kultastandardi, kun tarkastellaan mahdollisen ihmisen Mars-matkan energiavaatimuksia".

Tutkimusta kuvataan Luontoympäristö.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/wind-energy-could-power-human-habitations-on-mars/