Энергия ветра может питать человеческие жилища на Марсе

Согласно исследованию, в котором использовалась глобальная климатическая модель NASA Ames Mars для расчета краткосрочной и сезонной изменчивости энергии ветра, которая будет генерироваться ветряными турбинами на Красной планете, энергия ветра могла бы помочь пилотируемым миссиям на Марсе. под руководством НАСА Виктория ХартвикИсследовательская группа предполагает, что ветер может давать достаточно энергии сам по себе или использоваться в сочетании с солнечной или ядерной энергией.

Успех пилотируемой миссии на Марс будет зависеть от многих факторов, включая выбор места. Предыдущие исследования жизнеспособности участков были сосредоточены на доступе к физическим ресурсам, включая наличие воды или жилья, и не обязательно учитывали возможности выработки энергии в потенциальных местах. Несмотря на то, что было проведено множество исследований солнечной и ядерной энергии как марсианских источников энергии, ядерная энергетика таит в себе потенциальные риски для человека, а современные модели солнечных систем не обладают способностью накапливать энергию, чтобы компенсировать дневные/ночные (суточные) и сезонные колебания выработки. Поэтому разумно рассмотреть альтернативный источник, такой как ветер, для стабильного производства энергии.

Менее сильный, но все же полезный

Энергия ветра наиболее эффективна, когда атмосфера плотная, но низкая плотность атмосферы Марса означает, что ветер на планете создает значительно меньшую силу, чем ветер на Земле. По этой причине марсианский ветер не считался жизнеспособным источником энергии. Хартвик и его коллеги оспорили это предположение и показали, что суточные и сезонные колебания солнечной энергии могут компенсироваться энергией ветра. Хартвик говорит, что они «были удивлены, обнаружив, что, несмотря на тонкую атмосферу Марса, ветры все еще достаточно сильны, чтобы производить энергию на больших участках марсианской поверхности».

Исследование предполагает, что ветер может работать в сочетании с другими энергетическими ресурсами, такими как солнечная энергия, для увеличения производства электроэнергии. Это может быть особенно полезно во время локальных и глобальных пыльных бурь, когда солнечная энергия уменьшается, а доступная энергия ветра увеличивается. Ветер также был бы полезным ресурсом ночью и во время зимнего солнцестояния.

Комбинированная система

Команда рассмотрела гипотетическую систему генерации, состоящую из солнечных батарей и ветряной турбины Enercon E33. Последний представляет собой коммерчески доступную систему среднего размера с диаметром ротора 33 м и расчетной выходной мощностью 330 кВт на Земле. Хартвик и его коллеги подсчитали, что турбина может работать на Марсе со средней выходной мощностью около 10 кВт.

Расчеты команды показывают, что турбина увеличит процент времени, в течение которого мощность комбинированной системы превышает 24 кВт, с 40% (только солнечные батареи) до 60-90% (солнечная энергия плюс ветер). Значение 24 кВт имеет большое значение, поскольку оно считается минимальным требованием мощности для поддержки миссии с шестью членами экипажа.

Хотя исследование показывает, что генерация энергии ветра возможна, это было бы полезно только в том случае, если бы это можно было сделать в местах на Марсе, подходящих для проживания людей. Предыдущая работа учитывала геологию, ресурсный потенциал и технические ограничения для оценки посадочных площадок. Используя эти критерии, НАСА в рамках исследования места приземления человека определило 50 потенциальных областей интереса. В этом исследовании не рассматривалась региональная доступность энергии, кроме простых соображений широты и затенения для солнечной энергии. Поэтому Хартвик считает, что энергия ветра может позволить рассмотреть больше регионов для исследования и заселения.

Больше возможностей

«Используя ветер в сочетании с другими энергетическими ресурсами, — говорит Хартвик, — можно получить доступ к некоторым регионам планеты, которые ранее игнорировались, например, к средним широтам Марса и полярным областям, которые интересны с научной точки зрения и ближе всего к важным. подземные водные ледяные резервуары». Эти объекты не были бы жизнеспособными, если бы солнечная энергия была преобладающим энергетическим ресурсом.

Хартвик предполагает, что стабильность является наиболее важным фактором для обеспечения будущих пилотируемых миссий на Марс — необходимо производить много бесперебойной энергии. Использование комбинации ветряных турбин и солнечных батарей может позволить миссиям размещаться на большей части планеты.

Энергия ветра также может революционизировать то, как люди получают энергию в других частях Солнечной системы. Хартвик говорит, что ей «особенно интересно увидеть энергетический потенциал такой луны, как Титан, у которой очень плотная атмосфера, но она холодная». Тем не менее, предстоит проделать междисциплинарную работу, особенно с аэрокосмической и инженерной точек зрения, для определения эксплуатационной эффективности и технической жизнеспособности.

Различные турбины

В то время как основная часть исследования была сосредоточена на Enercon E33, команда также рассмотрела турбины разных размеров, начиная от микротурбин, используемых для небольших потребностей в электроэнергии на одну семью, и заканчивая стандартными для отрасли турбинами мощностью 5 МВт (на Земле) и другими. Использование таких систем может варьироваться от обеспечения энергией наземных сред обитания и систем жизнеобеспечения до технического обслуживания научного оборудования. Еще один фактор, который необходимо учитывать, — это транспортировка ветряных турбин и связанных с ними материалов на Марс — процесс, который должен минимизировать массу, отправляемую через межпланетное пространство. Хотя этот транспорт должен включать землеройное оборудование, есть некоторые предположения, что марсианский грунт можно использовать вместо бетона, который используется для закрепления турбин на Земле.

Долгая дорога на Марс

По мере выявления большего количества потенциальных мест посадки на Марсе будущие исследования могут включать моделирование с высоким разрешением с целью лучшего понимания того, как конкретная топография и условия поверхности влияют на ветер. Это может изменить возможности будущих космических операций. Хартвик говорит, что это «действительно золотой стандарт, когда мы рассматриваем потребности в энергии для потенциальной миссии человека на Марс».

Исследование описано в Астрономия природы.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/wind-energy-could-power-human-habitations-on-mars/