A szélenergia táplálhatja a Marson található emberi lakhelyeket

A szélenergia segítheti az emberi Mars-küldetések meghajtását – derül ki egy tanulmányból, amely a NASA Ames Mars Globális Klímamodelljét használta a Vörös Bolygó szélturbinái által termelt szélenergia rövid távú és szezonális változékonyságának kiszámításához. A NASA vezetésével Viktória Hartwick, a kutatócsoport azt javasolja, hogy a szél önmagában is elegendő energiát tudjon szolgáltatni, vagy napenergiával vagy atomenergiával kombinálva is használható legyen.

A legénységgel végzett marsi küldetés sikere számos tényezőtől függ, beleértve a helyszín kiválasztását is. A helyszínek életképességével kapcsolatos korábbi tanulmányok a fizikai erőforrásokhoz való hozzáférésre összpontosítottak, beleértve a víz vagy menedék elérhetőségét, és nem feltétlenül vették figyelembe a potenciális helyek energiatermelési képességét. Noha sok kutatás folyt a nap- és atomenergiával, mint marsi energiaforrással kapcsolatban, az atomenergia potenciális emberi kockázatokat rejt magában, és a napelemes rendszerek jelenlegi modelljeiből hiányzik az energiatárolási képesség, amely kompenzálja a termelés nappali/éjszakai (nappali) és szezonális változásait. Ezért a stabil energiatermeléshez ésszerű alternatív forrást, például szélet fontolóra venni.

Kevésbé erőteljes, de még mindig hasznos

A szélenergia akkor a leghatékonyabb, ha a légkör vastag, de a Mars alacsony légsűrűsége azt jelenti, hogy a bolygó széle lényegesen kisebb erőt termel, mint a Földön. Emiatt a marsi szelet nem tekintették életképes energiaforrásnak. Hartwick és munkatársai megkérdőjelezték ezt a feltételezést, és kimutatták, hogy a napenergia napi és szezonális ingadozásait szélenergiával lehet kompenzálni. Hartwick szerint „meglepve tapasztalták, hogy a Mars vékony légköre ellenére a szelek még mindig elég erősek ahhoz, hogy energiát termeljenek a Mars felszínének nagy részén”.

A tanulmány azt sugallja, hogy a szél más energiaforrásokkal, például a napenergiával együtt működhet az energiatermelés fokozása érdekében. Ez különösen hasznos lehet helyi és globális porviharok idején, amikor a napenergia csökken, és a rendelkezésre álló szélenergia növekszik. A szél éjszaka és a téli napforduló környékén is hasznos erőforrás lenne.

Kombinált rendszer

A csapat egy hipotetikus generációs rendszert vizsgált, amely napelemekből és egy Enercon E33 szélturbinából áll. Ez utóbbi egy közepes méretű, kereskedelmi forgalomban kapható rendszer, amelynek rotorátmérője 33 m, és a Földön 330 kW-os névleges teljesítményt nyújt. Hartwick és munkatársai számításai szerint a turbina körülbelül 10 kW átlagos üzemi teljesítménnyel működhet a Marson.

A csapat számításai azt mutatják, hogy a turbina 24%-ról (csak napelemes rendszerek) 40-60%-ra (nap plusz szél) növelné azt az időtartamot, amikor a kombinált rendszer teljesítménye meghaladja a 90 kW-ot. A 24 kW érték azért jelentős, mert ez a minimális teljesítményigény egy hatfős küldetés teljesítéséhez.

Bár a tanulmány azt mutatja, hogy a szél generálása lehetséges, ez csak akkor lenne hasznos, ha a Mars emberi tartózkodásra alkalmas helyein valósítható meg. A korábbi munkák figyelembe vették a geológiát, az erőforrás-potenciált és a mérnöki korlátokat a leszállóhelyek értékeléséhez. E kritériumok alapján a NASA Human Landing Site Study 50 potenciális érdeklődésre számot tartó régiót azonosított. Ez a tanulmány nem vette figyelembe a regionális energia elérhetőségét az egyszerű szélességi és árnyékolási szempontokon túl a napenergia esetében. Hartwick ezért úgy véli, hogy a szélenergia lehetővé teheti több régió feltárását és betelepítését.

Több lehetőség

Hartwick szerint a szélnek más energiaforrásokkal kombinált felhasználásával elérhető lehet a bolygó néhány olyan régiója, amelyeket korábban figyelmen kívül hagytak, például a Mars középső szélességeit és sarkvidékeit, amelyek tudományosan érdekesek és közelebb állnak a fontossághoz. felszín alatti víz jégtározói.” Ezek a helyek nem lennének életképesek, ha a napenergia lenne az uralkodó energiaforrás.

Hartwick azt sugallja, hogy a stabilitás a legfontosabb szempont a jövőbeli, legénységgel végzett Mars-küldetések ellátásában – sok megszakítás nélküli energiát kell termelni. A szélturbinák és a napelem-rendszerek kombinációja lehetővé tenné a küldetések számára, hogy a bolygó nagy részén elhelyezkedjenek.

A szélenergia forradalmasíthatja azt is, hogy az emberek a Naprendszerben máshol szerezzenek energiát. Hartwick azt mondja, hogy „különösen érdekli az energiapotenciál egy olyan holdon, mint a Titán, amelynek légköre nagyon sűrű, de hideg”. Mindazonáltal még mindig van még interdiszciplináris munka – különösen repüléstechnikai és mérnöki szempontból – a működési hatékonyság és a műszaki életképesség meghatározása érdekében.

Különböző turbinák

Míg a kutatás nagy része az Enercon E33-ra összpontosított, a csapat különböző méretű turbinákat is megvizsgált, a kis családi energiaszükségletekhez használt mikroturbináktól az ipari szabvány 5 MW-os (földi) turbinákig és így tovább. Az ilyen rendszerek használata a felszíni élőhelyek és életfenntartó rendszerek energiaellátásától a tudományos berendezések karbantartásáig terjedhet. Egy másik tényező, amelyet figyelembe kell venni, a szélturbinák és a kapcsolódó anyagok Marsra szállítása – ez a folyamat minimálisra csökkenti a bolygóközi téren áthaladó tömeget. Noha ennek a szállításnak tartalmaznia kell ásatási berendezéseket, van néhány javaslat, hogy a marsi talajt fel lehetne használni a turbinák földi lehorgonyzására használt beton helyettesítésére.

Hosszú út a Mars felé

Ahogy egyre több potenciális marsi leszállóhely kerül azonosításra, a jövőbeni tanulmányok nagy felbontású szimulációkat foglalhatnak magukban annak érdekében, hogy jobban megértsék, hogyan hatnak az adott domborzati és felszíni feltételek a szélre. Ez megváltoztathatja a jövőbeli űrműveletek képességeit. Hartwick szerint ez „igazán az aranystandard, ha figyelembe vesszük egy lehetséges emberi marsi küldetés energiaszükségletét”.

A kutatás leírása a Természet csillagászat.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/wind-energy-could-power-human-habitations-on-mars/