Energia wiatru może zasilać ludzkie siedliska na Marsie

Energia wiatrowa może pomóc w zasilaniu ludzkich misji na Marsie, zgodnie z badaniem, w którym wykorzystano globalny model klimatyczny NASA Ames Mars do obliczenia krótkoterminowej i sezonowej zmienności energii wiatrowej, która byłaby generowana przez turbiny wiatrowe na Czerwonej Planecie. Prowadzony przez NASA Wiktoria Hartwick, zespół badawczy sugeruje, że wiatr może samodzielnie dostarczać wystarczającą ilość energii lub być wykorzystywany w połączeniu z energią słoneczną lub jądrową.

Powodzenie misji załogowej na Marsa zależałoby od wielu czynników, w tym od wyboru miejsca. Wcześniejsze badania rentowności lokalizacji koncentrowały się na dostępie do zasobów fizycznych, w tym dostępności wody lub schronienia, i niekoniecznie uwzględniały możliwości wytwarzania energii w potencjalnych lokalizacjach. Chociaż przeprowadzono wiele badań nad energią słoneczną i jądrową jako marsjańskimi źródłami energii, energia jądrowa niesie ze sobą potencjalne zagrożenia dla ludzi, a obecne modele systemów słonecznych nie mają możliwości magazynowania energii, aby zrekompensować wahania dzienne/nocne (dzienne) i sezonowe w produkcji. Dlatego rozważne jest rozważenie alternatywnego źródła, takiego jak wiatr, do stabilnej produkcji energii.

Mniej siłowe, ale wciąż przydatne

Energia wiatrowa jest najbardziej wydajna, gdy atmosfera jest gęsta, ale niska gęstość atmosfery Marsa oznacza, że ​​wiatr na planecie wytwarza znacznie mniejszą siłę niż wiatr na Ziemi. Z tego powodu marsjański wiatr nie był uważany za realne źródło energii. Hartwick i współpracownicy zakwestionowali to założenie i wykazali, że dzienne i sezonowe wahania energii słonecznej mogą być kompensowane przez energię wiatru. Hartwick mówi, że „byli zaskoczeni, gdy odkryli, że pomimo rzadkiej atmosfery Marsa wiatry są wciąż wystarczająco silne, aby wytwarzać energię na dużych częściach powierzchni Marsa”.

Badanie sugeruje, że wiatr może działać w połączeniu z innymi źródłami energii, takimi jak energia słoneczna, w celu zwiększenia produkcji energii. Może to być szczególnie przydatne podczas lokalnych i globalnych burz piaskowych, kiedy energia słoneczna spada, a zwiększa się dostępna energia wiatrowa. Wiatr byłby również przydatnym zasobem w nocy iw okolicach przesilenia zimowego.

Połączony system

Zespół przyjrzał się hipotetycznemu systemowi wytwarzania, który składa się z paneli słonecznych i turbiny wiatrowej Enercon E33. Ten ostatni jest średniej wielkości dostępnym na rynku systemem, który ma średnicę wirnika 33 m i ma moc wyjściową 330 kW na Ziemi. Hartwick i współpracownicy obliczyli, że turbina mogłaby pracować na Marsie ze średnią operacyjną mocą wyjściową około 10 kW

Obliczenia zespołu pokazują, że turbina zwiększyłaby odsetek czasu, w którym moc z połączonego systemu przekracza 24 kW z 40% (same panele słoneczne) do 60-90% (słoneczne i wiatrowe). Wartość 24 kW jest znacząca, ponieważ jest uważana za minimalną moc wymaganą do obsługi misji z sześcioma załogami.

Chociaż badanie pokazuje, że generowanie wiatru jest możliwe, byłoby to przydatne tylko wtedy, gdyby można było to zrobić w miejscach na Marsie, które są odpowiednie do zamieszkania przez ludzi. Poprzednie prace dotyczyły geologii, potencjału zasobów i ograniczeń inżynieryjnych w celu oceny miejsc lądowania. Korzystając z tych kryteriów, badanie miejsca lądowania ludzi NASA zidentyfikowało 50 potencjalnych obszarów zainteresowania. W badaniu tym nie uwzględniono regionalnej dostępności energii poza prostą szerokością geograficzną i kwestiami zacienienia dla energii słonecznej. Dlatego Hartwick uważa, że ​​energia wiatrowa mogłaby pozwolić na rozważenie większej liczby regionów do eksploracji i osadnictwa.

Więcej możliwości

„Wykorzystując wiatr w połączeniu z innymi źródłami energii”, mówi Hartwick, „może być możliwy dostęp do niektórych regionów planety, które wcześniej były odrzucane, na przykład średnich szerokości geograficznych Marsa i regionów polarnych, które są interesujące z naukowego punktu widzenia i są bliższe ważnym podpowierzchniowe zbiorniki lodu wodnego”. Miejsca te nie byłyby opłacalne, gdyby energia słoneczna była dominującym źródłem energii.

Hartwick sugeruje, że stabilność jest najważniejszym czynnikiem przy zasilaniu przyszłych misji załogowych na Marsa – trzeba wytworzyć dużo nieprzerwanej energii. Wykorzystanie kombinacji turbin wiatrowych i paneli słonecznych mogłoby umożliwić misjom zlokalizowanie dużej części planety.

Energia wiatrowa może również zrewolucjonizować sposób, w jaki ludzie pozyskują energię w innych częściach Układu Słonecznego. Hartwick mówi, że „szczególnie interesuje ją potencjał mocy na księżycu takim jak Tytan, który ma bardzo gęstą atmosferę, ale jest zimny”. Niemniej jednak nadal pozostaje do wykonania interdyscyplinarna praca – zwłaszcza z punktu widzenia lotnictwa i inżynierii kosmicznej – w celu określenia wydajności operacyjnej i technicznej wykonalności.

Różne turbiny

Podczas gdy główna część badań koncentrowała się na Enerconie E33, zespół przyjrzał się również turbinom różnych rozmiarów, począwszy od mikroturbin wykorzystywanych do zasilania małych, jednorodzinnych potrzeb energetycznych po standardowe w branży turbiny o mocy 5 MW (na Ziemi) i nie tylko. Wykorzystanie takich systemów może być różne, od dostarczania energii dla siedlisk na powierzchni i systemów podtrzymywania życia po konserwację sprzętu naukowego. Kolejnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, jest transport turbin wiatrowych i związanych z nimi materiałów na Marsa – proces, który musiałby zminimalizować masę wysyłaną przez przestrzeń międzyplanetarną. Chociaż transport ten musiałby obejmować sprzęt do wykopów, istnieją pewne sugestie, że marsjańska gleba mogłaby zastąpić beton używany do kotwiczenia turbin na Ziemi.

Długa droga na Marsa

W miarę identyfikowania większej liczby potencjalnych miejsc lądowania na Marsie, przyszłe badania mogą obejmować symulacje o wysokiej rozdzielczości w celu lepszego zrozumienia, w jaki sposób określona topografia i warunki powierzchniowe wpływają na wiatr. Może to zmienić możliwości przyszłych operacji kosmicznych. Hartwick mówi, że „jest to naprawdę złoty standard, jeśli weźmiemy pod uwagę wymagania energetyczne dla potencjalnej misji załogowej na Marsa”.

Badania opisano w Natura Astronomia.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/wind-energy-could-power-human-habitations-on-mars/