Gli scienziati sono indecisi sul fatto che l’energia solare o nucleare debba essere la fonte di energia preferita per le piccole squadre che visitano la superficie di Marte. Una nuova ricerca suggerisce che entrambe le opzioni sono buone, con la posizione geografica come fattore decisivo.

Il ricercatori Confronto di due diverse forze-Opzioni di generazione per un volo con equipaggio su Marte: celle solari e energia nucleare da piccoli reattori a fissione. Una considerazione chiave era la quantità di peso, o “massa di trasporto”, richiesta per costruire ciascuna soluzione, che le missioni su Marte cercherebbero di imballare nel modo più efficiente possibile. Il Risultatipubblicato oggi su Frontiers in Astronomy and Space Science, suggerisce Entrambe le opzioni sono praticabili, ma con un avvertimento in qualche modo importante per quanto riguarda la geografia.

“La scoperta principale è stata che chiunque ‘vince’ dipende dalla posizione su Marte”, ha spiegato in una e-mail Anthony Abel, un ricercatore dell’Università della California, del Dipartimento di ingegneria chimica di Berkeley e uno degli autori dello studio. “Il risultato complessivo è stato che più vicino all’equatore, l’energia solare era migliore del nucleare, mentre l’energia nucleare era più vicina ai poli vicino ai poli”.

Questa è una buona informazione, in quanto può avere un enorme impatto sul tipo di power-gAttiva i dispositivi che ogni missione futura vorrà portare su Marte. La NASA dovrebbe prenderne atto, poiché l’agenzia spaziale prevede di inviare la prima missione con equipaggio sul pianeta Alla fine degli anni Trenta o all’inizio degli anni Quaranta. Tuttavia, questi risultati sono specifici per un equipaggio di sei persone in a Una missione di 480 giorni sulla superficie di Marte (è improbabile che le prime missioni durino più di 30 giorni), ma i ricercatori affermano che i loro risultati potrebbero parlare di missioni più grandi e più lunghe, comprese le colonie permanenti. Aaron Berliner dell’Università della California presso il Dipartimento di Ingegneria Nucleare di Berkeley è un coautore dello studio.

I futuri esploratori avranno bisogno di elettricità per supportare le loro missioni terrestri. Questa energia sarà necessaria per generare calore, ossigeno e anche acqua potabile pulita Per alimentare anche attività più avanzate, come le luci a LED Per brillare su colture e stampanti 3D per produrre parti utili. Abel e Berliner, in quanto membri del Center for the Use of Biological Engineering in Space (CUBES), hanno un interesse acquisito per l’argomento, perché i loro concetti immaginati attingono al potere d’azione continuo, come l’utilizzo di microbi per produrre plastica. e farmaceutici. Abel e Berliner volevano sapere come fornire energia ai futuri sistemi abilitanti lo spazio, il che ha portato al nuovo studio.

“Abbiamo appreso che i rover in passato erano alimentati da celle solari o generatori di energia nucleare e che sia l’energia solare che nucleare sono state proposte per missioni con equipaggio su Marte”, mi ha detto Abel. “I generatori nucleari funzioneranno più o meno allo stesso modo, indipendentemente da dove ti trovi, ma le celle solari funzioneranno in modo molto diverso perché la luce solare è la fonte di energia”.

La consistenza dell’energia nucleare e la debolezza dell’energia solare hanno portato alcuni esperti a suggerire che l’energia nucleare potrebbe essere l’opzione più intelligente e affidabile. In effetti, ci sono molti fattori da considerare quando si tratta di generazione di energia solare sul Pianeta Rosso. Marte, oltre ad essere un pallonePiù lontano dal sole che da terra, è più fresco, più polveroso e più secco. Abel e Berliner hanno dovuto prendere in considerazione questi fattori, calcolare le differenze nella densità del Sole, mappare le temperature superficiali, analizzare il modo in cui i gas e le particelle assorbono e disperdono la luce su Marte, tutto questo Effetti Capacità delle celle solari per la produzione di energia.

“Quindi, dovevamo progettare l’atmosfera marziana per vedere quanta luce sarebbe caduta sulle nostre celle solari e quindi modellare le celle solari per vedere quanta energia avrebbero generato”, ha detto Abel. “Anche il sole tramonta ogni giorno, quindi quando usi l’energia solare devi sapere come immagazzinare l’energia per “tenere accese le luci” di notte”.

Dotato di questi dati, il team ha quindi calcolato la massa trasportata delle diverse soluzioni energetiche: “la quantità di cose che avremmo bisogno di portare con noi dalla Terra a Marte”, ha detto Abel, aggiungendo che “meno è meglio”. Ciò ha portato il team a concludere che l’energia solare funziona meglio vicino all’equatore, mentre l’energia nucleare ha più senso vicino ai poli.

Infatti, mentre il mini-dispositivo a fissione nucleare funziona allo stesso modo indipendentemente dalla posizione prescelta su Marte, lo stesso non si può dire dell’energia solare. Si calcola che l’array di celle fotovoltaiche che utilizzano idrogeno pressurizzato per immagazzinare energia abbia una massa portatile di 8,3 tonnellate all’equatore marziano, rispetto a 9,5 tonnellate per l’opzione nucleare equivalente. Ma poiché l’efficienza solare diminuisce con la distanza dall’equatore, i nostri intrepidi esploratori dovranno imballare 22 tonnellate di materiale per costruire un pannello solare altrettanto efficiente ai poli di Marte. E il futuro èxplorers lo farà sicuramente Tu vuoi per visitare i polidove è probabile che si trovino queste aree Ghiaccio d’acqua prezioso.

La scoperta chiave della ricerca, ha detto Abel, è che “sia il solare che il nucleare possono funzionare, ma dipende da dove atterri, da quante persone vanno e da come viene immagazzinata l’energia”. È interessante notare che la superficie di Marte è divisa all’incirca nel mezzo in termini di energia solare o nucleare l’opzione ideale. In termini di accumulo di energia, il team ha ritenuto che fosse meglio prendere l’elettricità in eccesso e usarla per dividere le molecole d’acqua in idrogeno e ossigeno..

“Questi gas possono essere facilmente conservati in cisterne fino al calar della notte, Quando i pannelli solari non producono energia. Quindi, utilizziamo una cella a combustibile per rilasciare l’energia immagazzinata in quei gas in elettricità e rigenerare l’acqua “, mi ha detto Abel. “Probabilmente hai sentito parlare di autobus a celle a combustibile, che si basano sulla stessa tecnologia per alimentare i loro motori .”

Abel ha chiesto se questi risultati potessero essere trasferiti alle missioni su Marte della durata di più di 480 giorni e che coinvolgono più di sei persone.

Rispose: “Le cose sarebbero leggermente diverse per le spedizioni più grandi o per la colonia”. “Poiché l’habitat sarà più grande, avrà bisogno di più energia, quindi anche il tuo sistema di generazione di energia dovrà diventare più grande. Per il solare, anche il tuo sistema di accumulo di energia dovrà essere più grande, il che potrebbe danneggiare un po’ il solare. “

Tuttavia, Abel ritiene che questi risultati potrebbero tradursi bene in altri tipi di attività. Una volta scelto il sito di atterraggio e scelto il numero di membri dell’equipaggio, i pianificatori della missione possono “utilizzare i nostri calcoli per determinare se l’energia nucleare o solare sarebbe la migliore in quella posizione rispetto alle dimensioni della missione”.

Secondo Apple, l’energia solare sarebbe la soluzione migliore per una missione sul cratere Jezero, il sito di atterraggio del rover Perseverance della NASA, mentre l’energia nucleare sarebbe l’opzione migliore a Utopia Planitia, dove è atterrato il lander Viking 2. Calcolare per le diverse dimensioni della missione è molto facile ora che possiamo prevedere quanta energia possono generare le celle solari in una particolare posizione su Marte”.

Guardando al futuro, il team calcolerà di quanto cibo, medicine e altre risorse avranno bisogno gli equipaggi di terra marziani e quanti e quale tipo di pannelli solari dovrebbero supportare tali esigenze. essi Considera anche la progettazione di piani di attività che tengano conto dei giorni più luminosi o dei mesi estivi durante questo periodo. Esploratori di Marte cGli articoli devono essere conservati per l’uso durante l’invernoquando la luce solare è meno intensa.