風力エネルギーは、火星の人間の住居に電力を供給する可能性があります

NASA Ames Mars Global Climate Model を使用して、火星の風力タービンによって生成される風力発電の短期的および季節的変動を計算した研究によると、風力エネルギーは火星での有人ミッションに電力を供給するのに役立つ可能性があります。 NASAが率いる ヴィクトリア・ハートウィック、研究チームは、風がそれ自体で十分なエネルギーを供給できるか、太陽光発電や原子力発電と組み合わせて使用​​ できることを示唆しています。

火星への有人ミッションの成功は、サイトの選択を含む多くの要因に依存します。 サイトの実行可能性に関する以前の研究は、水やシェルターの利用可能性を含む物理的資源へのアクセスに焦点を当てており、潜在的な場所のエネルギー生成能力を必ずしも説明していません。 火星のエネルギー源としての太陽エネルギーと原子力エネルギーに関する多くの研究が行われてきましたが、原子力には潜在的な人的リスクが潜んでおり、現在の太陽系モデルには、昼夜 (日周) および季節による発電の変動を補うエネルギー貯蔵能力がありません。 したがって、安定したエネルギー生産のために、風などの代替エネルギー源を検討することが賢明です。

強力ではありませんが、それでも有用です

風力発電は、大気が厚いときに最も効率的ですが、火星の大気密度が低いということは、地球上の風よりも地球上の風が生み出す力が大幅に小さいことを意味します。 このため、火星の風は実行可能なエネルギー資源とは見なされていませんでした。 ハートウィックとその同僚は、この仮定に異議を唱え、太陽エネルギーの日内および季節変動は風力エネルギーによって補償できることを示しました。 ハートウィック氏は、「火星の薄い大気にもかかわらず、火星の表面の大部分に力を生み出すのに十分な強さの風がまだあることを発見して驚いた」と述べています。

この研究は、風力発電を太陽光などの他のエネルギー資源と組み合わせて機能させることができることを示唆しています。 これは、太陽光発電が減少し、利用可能な風力発電が増加する、局所的および世界的な砂嵐の際に特に役立つ可能性があります。 風はまた、夜や冬至の頃に有用な資源となるでしょう.

複合システム

チームは、ソーラー パネルとエネルコン E33 風力タービンで構成される架空の発電システムに注目しました。 後者は中型の商用システムで、ローターの直径は 33 m、地球上での定格出力は 330 kW です。 ハートウィックと同僚は、タービンが火星で約 10 kW の平均運用出力で動作できると計算しています。

チームの計算によると、複合システムからの電力が 24 kW を超える時間の割合が、タービンによって 40% (ソーラー アレイのみ) から 60 ～ 90% (太陽光と風力) に増加することが示されています。 24 kW という値は、XNUMX 人の乗組員のミッションをサポートするための最小電力要件と見なされるため、重要です。

この研究は風力発電が可能であることを示していますが、人間の居住に適した火星の場所で行うことができる場合にのみ有用です. 以前の研究では、着陸地点を評価するために、地質学、資源の可能性、工学的限界が考慮されていました。 これらの基準を使用して、NASA の人間着陸サイト研究は、50 の潜在的な関心領域を特定しました。 この調査では、地域のエネルギー利用可能性について、単純な緯度と太陽光発電の日陰に関する考慮事項を超えて考慮していませんでした。 したがって、Hartwick は、風力発電により、より多くの地域で探査と定住を検討できるようになると考えています。

より多くの機会

「風力を他のエネルギー資源と組み合わせて利用することで、以前は無視されていた地球のいくつかの地域、たとえば、科学的に興味があり、重要に近い火星の中緯度や極地域にアクセスできる可能性があります」とハートウィックは言います。地下水氷貯留層。」 これらのサイトは、太陽光発電が主要なエネルギー資源であるため、実行可能ではありません。

Hartwick は、火星への将来の有人ミッションに電力を供給するためには、安定性が最も重要な考慮事項であると示唆しています。 風力タービンとソーラー アレイを組み合わせて使用​​することで、ミッションを地球の大部分に配置することができます。

風力発電は、人間が太陽系の他の場所でエネルギーを得る方法にも革命を起こす可能性があります。 ハートウィック氏は、「大気は非常に厚いが冷たいタイタンのような月の潜在力を見ることに特に興味がある」と述べています。 それにもかかわらず、運用効率と技術的実行可能性を判断するために、特に航空宇宙と工学の観点から、まだ学際的な作業が必要です。

異なるタービン

調査の主要部分はエネルコン E33 に焦点を当てていましたが、チームは小規模な一世帯の電力需要に使用されるマイクロタービンから業界標準の 5 MW (地上) タービンなど、さまざまなサイズのタービンにも注目しました。 このようなシステムの使用は、地表の生息地や生命維持システムにエネルギーを提供することから、科学機器を維持することまでさまざまです。 考慮しなければならないもう XNUMX つの要因は、風力タービンと関連する材料を火星に輸送することです。このプロセスでは、惑星間空間を通過する質量を最小限に抑える必要があります。 この輸送には掘削装置が必要ですが、タービンを地球に固定するために使用されるコンクリートの代わりに火星の土を使用できるという提案もあります。

火星への長い道のり

より多くの潜在的な火星の着陸地点が特定されるにつれて、将来の研究では、特定の地形と表面条件が風にどのように影響するかをよりよく理解することを目的とした高解像度シミュレーションが含まれる可能性があります. これにより、将来の宇宙作戦の能力が変わる可能性があります。 ハートウィック氏は、これが「火星への潜在的な有人ミッションのエネルギー要件を考えるときのゴールド スタンダードです」と述べています。

研究はで説明されています 自然天文学.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/wind-energy-could-power-human-habitations-on-mars/