Bilim adamları, Mars yüzeyini ziyaret eden küçük ekipler için tercih edilen güç kaynağının güneş mi yoksa nükleer mi olması gerektiği konusunda kararsız. Yeni araştırmalar, coğrafi konumun belirleyici faktör olduğu her iki seçeneğin de iyi olduğunu öne sürüyor.
bu araştırmacılar iki farklı gücü karşılaştırdı-Mars’a mürettebatlı bir yolculuk için seçenekler üretmek: küçük fisyon reaktörlerinden güneş pilleri ve nükleer güç. Mars misyonları mümkün olan en verimli şekilde paketlemeye çalışacağından, her bir çözümü oluşturmak için gereken ağırlık veya “taşıma kütlesi” miktarı önemli bir husustu. bu SonuçlarFrontiers in Astronomy and Space Sciences’da bugün yayınlanan her iki seçenek de uygulanabilir, ancak coğrafya ile ilgili oldukça önemli bir uyarı var.
UC Berkeley’deki Kimya Mühendisliği Bölümü’nden araştırmacı ve çalışmanın ortak yazarı Anthony Abel, bir e-postada “Ana sonuç, hangisinin ‘kazandığının’ Mars’taki konuma bağlı olduğuydu” dedi. “Genel sonuç, ekvatora yaklaştıkça güneş nükleerden daha iyiyken, kutuplara daha yakınsa nükleer güneşten daha iyiydi.”
Bu, power-g tipi üzerinde önemli bir etkiye sahip olabileceğinden, sahip olunması gereken iyi bir bilgidir.gelecekteki her görevin Mars’a getirmek isteyeceği enerji üreten cihazlar. NASA, uzay ajansı ilk mürettebatlı görevi gezegene göndermeyi planladığı için not almalı 2030’ların sonlarında veya 2040’ların başında. Bununla birlikte, bu bulgular bir gemide altı kişilik bir mürettebata özgüdür. Mars yüzeyine 480 günlük görev (ilk görevler muhtemelen 30 günden fazla sürmeyecek), ancak araştırmacılar, sonuçlarının kalıcı koloniler de dahil olmak üzere daha büyük ve daha uzun görevlerle konuşabileceğini söylüyor. UC Berkeley Nükleer Mühendisliği Bölümü’nden Aaron Berliner, çalışmanın ortak yazarlarından.
Geleceğin kaşifleri yer görevlerini desteklemek için elektriğe ihtiyaç duyacaklar. Bu güce sıcaklık, oksijen ve temiz içme suyu üretmek için ihtiyaç duyulacaktır. LED’ler gibi daha gelişmiş etkinliklere de güç sağlamak için faydalı parçaları ortaya çıkarmak için ekinler ve 3D yazıcılar üzerinde parlamak. Abel ve Berliner, Uzayda Biyolojik Mühendislik Kullanımı Merkezi’nin (CUBES) üyeleri olarak, bu konuyla kazanılmış bir ilgiye sahipler, çünkü hayal ettikleri kavramlar, plastik üretmek için mikropların kullanılması gibi sürekli çalışma gücüne bağlı olacaktır. ve farmasötikler. Abel ve Berliner, gelecekteki uzay sağlayan sistemlerine en iyi şekilde nasıl güç sağlayacaklarını bilmek istediler ve bu da yeni çalışmaya yol açtı.
Abel, “Geçmişteki gezicilerin ya güneş pilleri ya da nükleer güç jeneratörleri tarafından çalıştırıldığını ve hem güneş hem de nükleerin Mars’a yapılan mürettebatlı görevler için önerildiğini biliyorduk” dedi. “Nükleer jeneratörler nerede olursanız olun aşağı yukarı aynı şekilde çalışacak, ancak güneş pilleri güç kaynağı olduğu için güneş pilleri oldukça farklı çalışacak.”
Nükleerin tutarlılığı ve güneş enerjisinin zayıflığı, bazı uzmanların nükleerin daha akıllı ve daha güvenilir bir seçim olabileceğini önermesine neden oldu. Aslında, Kızıl Gezegende güneş enerjisi üretmek söz konusu olduğunda dikkate alınması gereken birçok faktör var. Mars, fa olmanın yanı sıraGüneş’ten Dünya’dan daha uzak, daha soğuk, daha tozlu ve daha kurudur. Abel ve Berliner, güneş yoğunluğundaki değişimleri hesaplayarak, yüzey sıcaklıklarının haritasını çıkararak ve gazların ve parçacıkların Mars’ta ışığı soğurma ve dağıtma şeklini analiz ederek bu faktörleri hesaba katmak zorundaydılar. etkiler güneş pillerinin yeteneği güç üretmek için.
Abel, “Dolayısıyla, güneş pillerimize ne kadar ışığın ineceğini bulmak için Mars atmosferini modellememiz ve ardından ne kadar güç üreteceklerini bulmak için güneş pillerini modellememiz gerekiyordu.” Dedi. “Güneş de her gün batıyor, bu yüzden güneş enerjisini kullanırken geceleri ‘ışıkları açık tutmak’ için enerjiyi nasıl depolayacağınızı bulmanız gerekiyor.”
Bu verilerle donatılan ekip daha sonra farklı enerji çözümlerinin taşınan kütlesini hesapladı – “bizimle birlikte Dünya’dan Mars’a getirmemiz gereken malzeme miktarı” diyen Abel, “daha azı daha iyidir” diye ekledi. Bu, ekibin güneş enerjisinin ekvator yakınında daha iyi çalıştığı, nükleer ise kutupların yakınında daha anlamlı olduğu sonucuna varmasına neden oldu.
Gerçekten de, minyatür bir nükleer fisyon cihazı, Mars’ta seçilen konumdan bağımsız olarak aynı şekilde çalışırken, güneş için aynı şey söylenemez. Enerji depolaması için sıkıştırılmış hidrojen kullanan bir fotovoltaik dizi, eşdeğer nükleer seçenek için 9,5 ton ile karşılaştırıldığında, Mars ekvatorunda 8,3 tonluk bir taşınan kütleye sahip olduğu hesaplandı. Ancak ekvatora olan mesafe arttıkça güneş enerjisinin verimliliği azaldığından, cesur kaşiflerimizin Mars kutuplarında eşit derecede verimli bir güneş enerjisi dizisi inşa etmek için 22 ton malzeme toplaması gerekecek. ve gelecek explorers kesinlikle istemek kutupları ziyaret etmekbu bölgelerin olması muhtemel olduğundan değerli su buzu.
Abel, araştırmanın birincil sonucu, “hem güneş hem de nükleer çalışabilir, ancak nereye indiğinize, kaç kişinin gittiğine ve enerjiyi nasıl depoladığınıza bağlı” dedi. İlginç bir şekilde, Mars yüzeyi, güneş veya nükleerin ideal güç seçeneği olup olmayacağı açısından kabaca ortadan ikiye bölünmüştür. Ekip, enerji depolaması açısından, fazla elektriği alıp su moleküllerini hidrojen ve oksijene bölmek için kullanmanın en iyisi olacağını buldu..
“O gazlar gece saatlerine kadar tanklarda rahatlıkla saklanabiliyor, güneş panelleri enerji üretmediğinde. Daha sonra, bu gazlarda depolanan enerjiyi tekrar elektriğe bırakmak ve suyu yenilemek için bir yakıt hücresi kullanıyoruz” dedi Abel. “Motorlarına güç sağlamak için aynı teknolojiye dayanan yakıt hücreli otobüsleri muhtemelen duymuşsunuzdur.”
Abel’a bu bulguların 480 günden uzun süren ve altıdan fazla kişinin katıldığı Mars misyonlarına aktarılıp aktarılamayacağını sordum.
“Daha büyük görevler veya bir koloni için işler biraz farklı olacak” diye yanıtladı. “Yaşam alanları daha büyük olacağından, daha fazla güce ihtiyaçları olacak, bu nedenle enerji üretim sisteminizin de büyümesi gerekecek. Güneş enerjisi için, enerji depolama sisteminizin de daha büyük olması gerekecek, bu da güneşi biraz dezavantajlı hale getirebilir.”
Bununla birlikte Abel, bu bulguların diğer görev türlerine iyi bir şekilde çevrilebileceğine inanıyor. Bir iniş yeri seçildiğinde ve mürettebat üyesi sayısı seçildiğinde, görev planlayıcıları “o boyuttaki görev için o bölgede nükleer mi yoksa güneş enerjisinin mi daha iyi olacağını belirlemek için hesaplamalarımızı kullanabilirler.”
Abel’e göre, NASA’nın Perseverance gezicisinin iniş yeri olan Jezero Crater’e yapılacak bir görev için güneş enerjisi daha iyi olurken, Viking 2 gezicisinin indiği Utopia Planitia’da nükleer üstün seçenek olacaktır. Bu sonuçlar “daha büyük görevler için değişebilir, ancak farklı görev boyutları için hesaplamayı yeniden yapmak artık oldukça kolay, çünkü Mars’ta belirli bir yerde güneş pillerinin ne kadar güç üretebileceğini tahmin edebiliyoruz” diye ekledi.
İleriye bakıldığında, ekip, Marslı kara ekiplerinin ne kadar yiyecek, ilaç ve diğer kaynaklara ihtiyaç duyacağını ve bu ihtiyaçları desteklemek için kaç tane ve ne tür güneş paneli gerektiğini belirlemek için çalışacak. onlar ayrıca daha parlak günleri veya yaz aylarını dikkate alan görev planları tasarlamayı umuyor, bu süre zarfında Marslı kaşifler ckış aylarında kullanılmak üzere malzemeleri depolamakgüneş ışığı daha az yoğun olduğunda.