
一项新的研究发现,尽管火星上的空气很稀薄,但那里的风足以产生能够支持红色星球任务的动力。
与地球相比,火星上的大气层非常稀薄,只拥有大约1%的密度,因此那里的风只携带我们星球的1%的力量。因此,研究人员长期以来一直忽视了那里的风能作为任务的一个可行的能源来源。
加州山景城美国宇航局艾姆斯研究中心的研究科学家Victoria Hartwick说:"火星上风能的最大挑战是,即使是快速的风也不会携带太多的力量。"
然而,最近科学家们专注于创造能够在极端地点运行的风轮机,甚至从慢风中提取能量。哈特威克和她的同事在一项新的研究中指出,这两个因素都可能被证明对建造在火星上有用的风力涡轮机很有用。
如果风力发电可以证明在红色星球上是有用的,它可能会发挥其他形式的电力所没有的重要作用。例如,来自太阳能的能量在一天中和四季中以及在不同的纬度上是不同的,而且沙尘暴会阻止它的工作。虽然核电可以提供持续的能源,但它也有风险,如将放射性物质放在人类居住地附近和长期的废物处理。
在风力资源分析师克拉拉-圣马丁描述了用于发现地球上风力涡轮机的主要区域的最先进的建模技术之后,哈特威克和她的同事们想看看如果他们将类似的方法应用于火星气候的全球模型会发生什么。
研究人员发现他们 "可以全面评估整个表面和整个火星年度的风力发电潜力",哈特威克说。
哈特威克及其同事计算了四种不同的风力涡轮机在火星上可能产生的电量。其中包括商业规模的机器,如300千瓦的Enercon E3,它拥有一个100英尺直径(33米)的转子,以及5千瓦的Aeolos V,它拥有一个15英尺直径(4.5米)的转子。
研究人员发现,火星风力在夜间达到最大,显示出它可以帮助补偿太阳能。在全球沙尘暴期间,以及在极地和中纬度地区的冬季,即太阳能最弱的时期,风力也很强。"哈特威克说:"我们能够确定13个具有稳定风力资源的广泛区域。
科学家们发现,在50个拟议的火星登陆地点中,40个地点的风速至少可以提供一些有用的电力。在三个地点,风速可以产生24千瓦--足以支持一个六人小组--一年中超过35%的时间。在其他七个地点,风能可以在冬季或尘土飞扬的时候提供所需总功率的50%以上。如果风力发电只需要用于科学仪器,它可以证明对另外30个站点有用。
总而言之,当与太阳能电池阵列相结合时,火星上的风力涡轮机可以增加电力超过估计任务要求的时间,从单独的太阳能电池阵列的大约40%增加到超过60-90%,当在火星表面的广泛部分使用风能时。
哈特威克说:"这意味着,如果可以利用风力涡轮机,一些以前可能由于能源限制而被忽视的真正具有科学意义的区域可能会被人类任务所利用。"
科学家们鼓励未来的研究,以调查可能在火星条件下有效运行的风力涡轮机,并从火星风中提取更多的能量。哈特威克说:"我们真的希望许多团体能把这项研究作为他们自己工作的一个起点。"