Here’s How Martian Explorers Could Best Produce Electricity on the Red Planet

Umetniški koncept misije s posadko na Mars.

Umetniški koncept misije s posadko na Mars.
slika, NASA

Znanstveniki se sprašujejo, ali naj bo sončna ali jedrska energija najprimernejši vir energije za majhne ekipe, ki obiščejo površje Marsa. Nove raziskave kažejo, da sta obe možnosti dobri, pri čemer je odločilni dejavnik geografska lokacija.

raziskovalci Primerjava dveh različnih moči –Ustvarjanje alternativ za potovanje s posadko na Mars: jedrska energija iz sončnih celic in majhnih fisijskih reaktorjev. Količina teže, ki je bila potrebna za izdelavo vsake rešitve ali “masa za prenašanje”, je bila pomemben dejavnik, saj se misije na Mars skušajo pakirati na najučinkovitejši način. rezultatObjavljeno danes v Frontiers in Astronomy and Space Sciences, predlagajte Obe možnosti sta izvedljivi, vendar s pomembno opozorilo, povezano z geografijo.

“Glavni rezultat je bil tisti, ki ga nekdo ‘zmaga’, odvisen od lokacije na Marsu,” je v elektronskem sporočilu pojasnil soavtor študije Anthony Abel, raziskovalec na oddelku za kemijsko inženirstvo na UC Berkeley in soavtor študije. “Splošen rezultat je bil, da je bilo v bližini ekvatorja sonce boljše od jedra, medtem ko je bil blizu polov atom boljši od sonca.”

To je dobra informacija, saj lahko pomembno vpliva na vrsto moči-gZgraditi instrumente, ki bi jih vsaka prihodnja misija rada prinesla na Mars. NASA bi morala to upoštevati, saj vesoljska agencija načrtuje, da bo na planet poslala prvo misijo s posadko v poznih 2030-ih ali zgodnjih 2040-ih. Kljub temu so te ugotovitve značilne za šestčlansko posadko. 480-dnevna misija na površje Marsa (prva misija verjetno ne bo trajala dlje kot 30 dni), vendar raziskovalci pravijo, da bi njihovi rezultati lahko govorili o še večjih in daljših misijah, vključno s stalnimi kolonijami. Aaron Berliner z Oddelka za jedrsko inženirstvo UC Berkeley je soavtor študije.

Prihodnji raziskovalci bodo potrebovali elektriko za podporo svojih zemeljskih misij. Poleg proizvodnje toplote, kisika in čiste pitne vode bi bila potrebna ta moč Za napajanje še bolj naprednih dejavnosti, kot so LED diode Za obrezovanje in sijaj na 3D tiskalnikih, da izvlečete uporabne dele. Abel in Berliner, kot člana Centra za uporabo biološkega inženirstva v vesolju (CUBES), imata velik interes za to temo, saj bi njuni predvideni koncepti temeljili na trajni moči za opravljanje dela, kot je zmožnost proizvodnje plastike. Za uporabo mikrobov in farmacevtskih izdelkov. Abel in Berliner sta želela vedeti, kako najbolje napajati svoje prihodnje sisteme, ki bodo zmožni vesolja, in sta vodila novo študijo.

“Vedeli smo, da so roverje v preteklosti poganjali bodisi sončne celice bodisi generatorji jedrske energije, tako sončna kot jedrska sta bila predlagana za misije s posadko na Mars,” mi je povedal Abel. “Jedrski generatorji bodo delovali bolj ali manj enako, ne glede na to, kje ste, vendar bodo sončne celice delovale zelo drugače, ker je sončna svetloba vir energije.”

Kontinuiteta atoma in subtilnost sončne energije sta nekateri strokovnjaki navedli, da je jedrska energija morda pametnejša in zanesljivejša možnost. Pravzaprav, ko gre za proizvodnjo sončne energije na Rdečem planetu, je treba upoštevati veliko dejavnikov. Mars, fa. kljub temu, da jeČim dlje je od Sonca, tem hladnejše je, bolj prašno in bolj suho kot Zemlja. Abel in Berliner sta morala te dejavnike upoštevati pri izračunu variacij v sončni intenzivnosti, kartiranje površinskih temperatur in analiziranju načina, kako plini in delci na Marsu absorbirajo in razpršijo svetlobo, saj vse vplivati ​​na zmogljivost sončnih celic za proizvodnjo električne energije.

Abel je dejal: “Zato moramo modelirati Marsovo atmosfero, da ugotovimo, koliko svetlobe bo pristalo na naših sončnih celicah, in nato modelirati sončne celice, da ugotovimo, koliko energije bodo ustvarile.” “Tudi sonce zahaja vsak dan, zato morate pri uporabi sončne energije ugotoviti, kako shraniti energijo, da ponoči ‘ohranite prižgane luči’.”

Oborožena s temi podatki je ekipa nato izračunala različne energetske rešitve in maso – “količino stvari, ki bi jo morali prinesti z Zemlje na Mars,” je dejal Abel in dodal, da je “manj je bolje.” To je pripeljalo ekipo do sklepa, da sonce deluje bolje v bližini ekvatorja, medtem ko je jedrska energija bolj smiselna v bližini polov.

Dejansko, medtem ko miniaturna jedrska fisijska naprava deluje podobno, ne glede na izbrano lokacijo na Marsu, tega ne moremo reči za sonce. Izračunano je bilo, da ima fotovoltaični niz, ki uporablja stisnjen vodik za shranjevanje energije, maso ročne prtljage 8,3 tone na marsovskem ekvatorju v primerjavi z 9,5 tone za isto jedrsko možnost. Ker pa se učinkovitost sončne energije zmanjšuje z oddaljenostjo od ekvatorja, bodo morali naši neustrašni raziskovalci zapakirati 22 ton materiala, da bodo zgradili enako učinkovit niz sončne energije na polih Marsa. in prihodnji eraziskovalec seveda imeti rad obiskati poleker so ta območja verjetno Dragocen vodni led.

“Glavno merilo raziskave je, da lahko “tako sončna kot jedrska energija opravita svoje delo, vendar je odvisno od tega, kje pristaneš, koliko ljudi gre in kako hraniš energijo,” je dejal Abel. Marsova površina je približno razdeljena na srednja glede na to, ali bi bila idealna možnost za energijo sončna ali jedrska. Glede shranjevanja energije je ekipa ugotovila, da bi vzeli dodatno električno energijo in jo uporabili za pretvorbo molekul vode v vodik In najboljše bi bilo, če bi jo razdelili na kisik.,

“Te pline je mogoče enostavno hraniti v rezervoarjih do noči, Ko sončni paneli ne proizvajajo energije. Nato uporabimo gorivno celico za pretvorbo energije, shranjene v teh plinih, nazaj v električno energijo, ki regenerira vodo,” mi je povedal Abel. “Verjetno ste že slišali za avtobuse na gorivne celice, ki se zanašajo na isto tehnologijo za pogon svojih motorjev.”

Abela sem vprašal, ali je mogoče te ugotovitve prenesti na misije na Mars, ki trajajo več kot 480 dni in vključujejo več kot šest ljudi.

»Za večje misije ali kolonijo bodo stvari nekoliko drugačne,« je odgovoril. “Ker bodo habitati večji, bodo potrebovali več električne energije, zato bo moral biti večji tudi vaš sistem za proizvodnjo električne energije. Za sončno energijo bo moral biti tudi vaš sistem za shranjevanje energije večji, kar lahko nekoliko škoduje soncu. je.”

Kljub temu Abel verjame, da bi se te ugotovitve lahko dobro prenesle na druge vrste misij. Ko je izbrano mesto pristanka in izbrano število članov posadke, lahko načrtovalci misij “uporabijo naše izračune, da ugotovijo, ali bi bila jedrska ali sončna energija boljša od tega mesta glede na velikost misije.”

Po besedah ​​Abela bi bila sončna energija boljša izbira za misije v krater Jezero, mesto pristanka Nasinega roverja Perseverance, medtem ko bi bila jedrska energija boljša možnost v Utopia Planitia, kjer je pristal rover Viking 2. Ti rezultati “se lahko spremenijo za večje misije, vendar je veliko lažje ponoviti izračune za različne velikosti misij, zdaj ko lahko ocenimo, koliko energije bi sončne celice lahko proizvedle na lokaciji na Marsu,” je dejal.

V prihodnje si bo ekipa prizadevala ugotoviti, koliko hrane, zdravil in drugih virov bo potrebovala posadka na Marsu ter koliko in kakšne vrste sončnih kolektorjev bo na voljo za podporo tem potrebam. oni Prav tako naj bi oblikovali načrte misij, ki bodo v tem času upoštevali svetlejše dni ali poletne mesece. raziskovalec Marsa cLahko shranjuje sestavine za uporabo pozimiKo je sončna svetloba manj intenzivna.

READ  SpaceX unveils “V2 Mini” Starlink satellites with quadruple the capacity – Ars Technica

Mojca Andreja

Nagnjena je k apatiji. Nevidni raziskovalec. Vseživljenjski guru slanine. Potovalni odvisnik. Organizator. "

Related Posts

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen. * označuje zahtevana polja

Read also x