Художественная концепция марсианской производственной площадки, работающей от фотоэлектрических элементов и способной производить еду, лекарства, расходные материалы и перерабатывать отходы. Авторы и права: Davian Ho.
Когда-нибудь, в ближайшие пару десятилетий, люди отправятся на Марс для долгосрочных миссий продолжительностью более 400 дней.
Такое длительное пребывание означает строительство марсианских городов с безопасными жилищами, лабораториями и другой инфраструктурой. Будущим марсианам придётся многое сделать, чтобы выжить. Они будут строить свои города, производить себе еду, перегонять воду, создавать топливо, производить лекарства и создавать другие припасы. Для этого они будут использовать производственные мощности, которые привезут с собой. Это всё потребует энергии. Времени. Много всего.
Как мы все знаем, на Марсе явно не хватает очевидных способов производства электричества. Итак, что же предпримут наши бесстрашные исследователи, чтобы генерировать энергию для своего нового дома на Красной планете?
Марсу нужна энергия!
Здравый смысл подсказывает, что ядерные энергетические установки, подобные тем, которые питают другие космические корабли, являются лучшим выбором. Они чистые, надёжные и долговечные. Минус в том, что они много весят.
Космический корабль, направляющийся к Марсу, будет очень ограничен в своих возможностях. Конечно, у него будет экипаж и топливо. Однако всем этим людям потребуются припасы. Большинство нынешних ракет могут нести только около 100 тонн (не считая топлива) нагрузки. Только одна атомная электростанция, дающая около киловатта мощности, будет весить около 9,5 тонн. Однако эта проблема не является непреодолимой. Но планировщики миссий хотят свести к минимуму вес миссии, чтобы получить максимальную отдачу от затраченных средств. Итак, что, если бы существовала более лёгкая альтернатива атомной энергии? Как насчёт солнечной энергии?
На этот вопрос хотела ответить пара аспирантов Калифорнийского университета в Беркли. Итак, они сделали исследовательский проект по поиску будущих источников энергии для марсианских колонистов. Аарон Берлинер специализируется на ядерной технике, а Энтони Абель интересуется достижениями в области фотоэлектрических элементов для солнечной энергетики. Вместе они проанализировали потребность в энергии для миссии из шести человек, которая останется на Марсе в течение 480 дней. В частности, они рассматривали места на Марсе, где использование солнечной энергии могло бы иметь большой смысл. И то, что они обнаружили, похоже, противоречит общепринятому мнению.
Если наши будущие марсиане поселятся в средних широтах, особенно в экваториальных районах планеты, солнечные электростанции могут превзойти ядерные. Почему так? Во-первых, в средних широтах много солнечного света, так почему бы этим не воспользоваться? Во-вторых, солнечные батареи весят меньше, чем атомные электростанции. Чтобы получить такую же мощность, как у атомной электростанции, солнечным технологиям нового поколения потребуется всего около 8,3 тонны груза. Это значительная экономия веса по сравнению с ядерной.
Марс и солнечная энергия следующего поколения
О каких силовых ячейках здесь идёт речь? Берлинер и Абель рассмотрели системы, использующие фотоэлектрическую энергию с электролизом. То есть они используют электричество для расщепления воды на водород и кислород. Студенты также подсчитали, что часть энергии, вырабатываемой в дневное время, будет использована для производства газообразного водорода для использования в топливных элементах. Это примерно похоже на то, как некоторые дома и предприятия здесь, на Земле, используют солнечную энергию для хранения энергии в батареях для ночного использования.
Будущие колонисты Марса в представлении художника. Авторы и права: NASA.
Классная новость? Всё это великолепие солнечной энергии возможно с современными фотогальваническими технологиями. И, конечно же, технология постоянно совершенствуется, поэтому к тому времени, когда марсианская миссия будет готова к запуску, будут готовы к использованию и совершенно новые версии сегодняшних солнечных элементов.
Преимущества солнечной энергии
Преимущества использования солнечной энергии на Марсе перевешивают проблемы. Несмотря на то, что колонистам, возможно, придётся время от времени счищать пыль с ячеек, их меньший вес означает, что на Марс можно будет отправить больше панелей. Последнее включает в себя резервные копии для основных систем.
По мере появления новых, более лёгких элементов, солнечная энергия может стать основным источником энергии для будущих марсианских колоний. Это не значит, что ядерной энергетики не будет. В долгосрочной перспективе колонистам может понадобиться любая технология производства энергии, которую они могут использовать, как для надёжности, так и для гибкости. И в ближайшем будущем, с учётом необходимости снижения затрат, использование солнечной энергии вполне может стать выходом.
Источник: https://universetoday.ru/
