풍력 에너지는 화성의 인간 거주지에 전력을 공급할 수 있습니다.

NASA Ames Mars Global Climate Model을 사용하여 화성에서 풍력 터빈에 의해 생성될 풍력의 단기 및 계절 변동성을 계산한 연구에 따르면 풍력 에너지는 화성에서 인간의 임무를 수행하는 데 도움이 될 수 있습니다. NASA가 이끄는 빅토리아 하트윅, 연구팀은 바람이 자체적으로 충분한 에너지를 공급하거나 태양열 또는 원자력과 함께 사용될 수 있다고 제안합니다.

화성에 대한 유인 임무의 성공은 부지 선택을 포함한 많은 요인에 달려 있습니다. 사이트 생존 가능성에 대한 이전 연구는 물 또는 쉼터의 가용성을 포함하여 물리적 자원에 대한 액세스에 초점을 맞추었고 잠재적인 위치의 에너지 생성 기능을 반드시 설명하지는 않았습니다. 화성의 에너지원으로서 태양열과 원자력에 대한 많은 연구가 있었지만, 원자력은 인간에게 잠재적인 위험을 안고 있으며 현재의 태양계 모델은 주야간(일주) 및 계절적 세대 변화를 보상할 수 있는 에너지 저장 능력이 부족합니다. 따라서 안정적인 에너지 생산을 위해 풍력과 같은 대체 에너지원을 고려하는 것이 현명합니다.

덜 강력하지만 여전히 유용합니다.

풍력은 대기가 두꺼울 때 가장 효율적이지만 화성의 낮은 대기 밀도는 행성의 바람이 지구의 바람보다 훨씬 적은 힘을 생성한다는 것을 의미합니다. 이러한 이유로 화성의 바람은 실행 가능한 에너지 자원으로 간주되지 않았습니다. Hartwick과 동료들은 이 가정에 도전하여 태양 에너지의 주간 및 계절 변동이 풍력 에너지에 의해 보상될 수 있음을 보여주었습니다. Hartwick은 "화성의 얇은 대기에도 불구하고 화성 표면의 많은 부분에 걸쳐 전력을 생산할 수 있을 만큼 바람이 여전히 강하다는 사실에 놀랐다"고 말했습니다.

이 연구는 바람이 태양광과 같은 다른 에너지 자원과 결합하여 발전을 촉진할 수 있다고 제안합니다. 이는 태양 에너지가 감소하고 가용 풍력이 증가하는 지역 및 전 세계적인 먼지 폭풍 동안 특히 유용할 수 있습니다. 바람은 또한 밤과 동지 무렵에 유용한 자원이 될 것입니다.

통합 시스템

팀은 태양광 패널과 Enercon E33 풍력 터빈으로 구성된 가상의 발전 시스템을 살펴보았습니다. 후자는 로터 직경이 33m이고 지구상에서 330kW의 정격 출력을 가진 중형 상용 시스템입니다. Hartwick과 동료들은 터빈이 화성에서 약 10kW의 평균 작동 전력 출력으로 작동할 수 있다고 계산합니다.

팀의 계산에 따르면 터빈은 결합된 시스템의 전력이 24kW를 초과하는 시간의 비율을 40%(태양 전지판 단독)에서 60-90%(태양열 + 풍력)로 증가시킬 것으로 나타났습니다. 24kW 값은 XNUMX명의 승무원 임무를 지원하기 위한 최소 전력 요구 사항으로 간주되기 때문에 중요합니다.

이 연구는 풍력 발전이 가능하다는 것을 보여주지만 인간 거주에 적합한 화성의 위치에서 수행될 수 있는 경우에만 유용할 것입니다. 이전 작업에서는 착륙 지점을 평가하기 위해 지질학, 자원 잠재력 및 공학적 한계를 고려했습니다. 이러한 기준을 사용하여 NASA Human Landing Site Study는 50개의 잠재적인 관심 지역을 식별했습니다. 이 연구는 태양열에 대한 단순한 위도 및 음영 고려 사항 이상의 지역 에너지 가용성을 고려하지 않았습니다. 따라서 Hartwick은 풍력 발전이 탐사 및 정착을 위해 더 많은 지역을 고려하도록 허용할 수 있다고 믿습니다.

더 많은 기회

Hartwick은 "바람을 다른 에너지 자원과 함께 사용함으로써 이전에 무시되었던 지구의 일부 지역, 예를 들어 과학적으로 흥미롭고 중요한 위치에 더 가까운 화성 중위도 및 극지방에 접근하는 것이 가능할 수 있습니다. 지하수 얼음 저수지.” 이러한 부지는 태양광 발전이 주요 에너지 자원인 경우에는 실행 가능하지 않습니다.

Hartwick은 안정성이 미래의 화성에 대한 승무원 임무에 전력을 공급하기 위한 가장 중요한 고려 사항이라고 제안합니다. 많은 중단 없는 전력이 생산되어야 합니다. 풍력 터빈과 태양 전지판의 조합을 사용하면 행성의 많은 부분에서 임무를 수행할 수 있습니다.

풍력은 또한 인간이 태양계의 다른 곳에서 에너지를 얻는 방법에 혁명을 일으킬 수 있습니다. Hartwick은 그녀가 "대기가 매우 두껍지만 차가운 타이탄과 같은 위성에서 전력 잠재력을 보는 데 특히 관심이 있다"고 말합니다. 그럼에도 불구하고 운영 효율성과 기술적 실행 가능성을 결정하기 위해 특히 항공 우주 및 엔지니어링 관점에서 수행해야 할 학제 간 작업이 여전히 남아 있습니다.

다른 터빈

연구의 주요 부분이 Enercon E33에 초점을 맞추는 동안 팀은 소규모 단일 가족 전력 요구에 사용되는 마이크로 터빈에서 산업 표준 5MW(지구상) 터빈 등에 이르기까지 다양한 크기의 터빈도 조사했습니다. 그러한 시스템의 사용은 지표 서식지 및 생명 유지 시스템에 에너지를 제공하는 것부터 과학 장비를 유지하는 것까지 다양할 수 있습니다. 고려해야 할 또 다른 요소는 풍력 터빈 및 관련 재료를 화성으로 운송하는 것입니다. 이는 행성 간 공간을 통해 전송되는 질량을 최소화해야 하는 프로세스입니다. 이 수송에는 굴착 장비가 포함되어야 하지만 화성 토양이 지구에 터빈을 고정하는 데 사용되는 콘크리트를 대체하는 데 사용될 수 있다는 몇 가지 제안이 있습니다.

화성으로 가는 머나먼 여정

더 많은 화성 착륙 가능성이 확인됨에 따라 향후 연구에는 특정 지형과 표면 조건이 바람에 어떤 영향을 미치는지 더 잘 이해하기 위한 목적으로 고해상도 시뮬레이션이 포함될 수 있습니다. 이것은 미래 우주 작전의 능력을 바꿀 수 있습니다. Hartwick은 이것이 "화성에 대한 잠재적인 인간 임무를 위한 에너지 요구 사항을 고려할 때 정말 금본위제"라고 말합니다.

연구는 다음에 설명되어 있습니다. 자연 천문학.

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