Ja se si eksploruesit marsianë mund të prodhojnë më së miri energji elektrike në Planetin e Kuq

Shkencëtarët janë në gardh nëse dielli apo bërthamor duhet të jetë burimi i preferuar i energjisë për ekipet e vogla që vizitojnë sipërfaqen e Marsit. Hulumtimet e reja sugjerojnë se të dyja opsionet janë të mira, me vendndodhjen gjeografike që është faktori përcaktues.

Studiuesit krahasuan dy opsione të ndryshme të gjenerimit të energjisë për një udhëtim me ekuipazh në Mars: qelizat diellore dhe energjia bërthamore nga reaktorët e vegjël të ndarjes. Një konsideratë kryesore ishte sasia e peshës, ose “masës së bartjes”, e nevojshme për të ndërtuar secilën zgjidhje, pasi misionet në Mars do të përpiqen të paketohen në mënyrën më efikase të mundshme. Rezultatet, të publikuara sot në Frontiers in Astronomy and Space Sciences, sugjerojnë që të dyja opsionet janë të zbatueshme, por me një paralajmërim mjaft të rëndësishëm që ka të bëjë me gjeografinë.

“Rezultati kryesor ishte se cili “fiton” varet nga vendndodhja në Mars,” shpjegoi në një email Anthony Abel, një studiues nga Departamenti i Inxhinierisë Kimike në UC Berkeley dhe një bashkëautor i studimit. “Rezultati i përgjithshëm ishte se më afër ekuatorit, dielli ishte më i mirë se ai bërthamor, ndërsa më afër poleve, bërthamore ishte më e mirë se diellore.”

Ky është një informacion i mirë për t’u pasur, pasi mund të ketë ndikim të rëndësishëm në llojin e pajisjeve gjeneruese të energjisë që çdo mision i ardhshëm do të dëshirojë të sjellë në Mars. NASA duhet ta ketë parasysh, pasi agjencia hapësinore po planifikon të dërgojë misionin e parë me ekuipazh në planet në fund të viteve 2030 ose në fillim të viteve 2040. Thënë kështu, këto gjetje janë specifike për një ekuipazh prej gjashtë personash në një mision 480-ditor në sipërfaqen e Marsit (misionet e para nuk do të zgjasin më shumë se 30 ditë), por studiuesit thonë se rezultatet e tyre mund të flasin edhe më të mëdha dhe më të mëdha. misione më të gjata, duke përfshirë kolonitë e përhershme. Aaron Berliner nga Departamenti i Inxhinierisë Bërthamore në UC Berkeley është një bashkautor i studimit.

Eksploruesit e ardhshëm do të kenë nevojë për energji elektrike për të mbështetur misionet e tyre tokësore. Kjo fuqi do të nevojitet për të gjeneruar ngrohtësi, oksigjen dhe ujë të pijshëm të pastër, si dhe për të fuqizuar aktivitete më të avancuara, të tilla si LED për të ndriçuar mbi të mbjellat dhe printerët 3D për të prodhuar pjesë të dobishme. Abel dhe Berliner, si anëtarë të Qendrës për Përdorimin e Inxhinierisë Biologjike në Hapësirë (CUBES), kanë një interes të veçantë në këtë temë, pasi konceptet e tyre të imagjinuara do të varen nga fuqia e qëndrueshme për të punuar, siç është përdorimi i mikrobeve për të prodhuar plastikë. dhe farmaceutike. Abel dhe Berliner donin të dinin se si të siguronin më së miri energji për sistemet e tyre të ardhshme që mundësojnë hapësirën, duke çuar në studimin e ri.

“Ne e dinim se roverët në të kaluarën ishin furnizuar me energji nga qeliza diellore ose gjeneratorë të energjisë bërthamore, dhe se si diellor ashtu edhe bërthamor ishin propozuar për misione me ekuipazh në Mars,” më tha Abel. “Gjeneratorët bërthamorë do të punojnë pak a shumë njësoj pavarësisht se ku jeni, por qelizat diellore do të funksionojnë shumë ndryshe, sepse drita e diellit është burimi i energjisë.”

Konsistenca e bërthamës dhe dobësia e diellit ka bërë që disa ekspertë të sugjerojnë se bërthamore mund të jetë zgjedhja më e zgjuar dhe më e besueshme. Në të vërtetë, ka shumë faktorë që duhen marrë parasysh kur bëhet fjalë për gjenerimin e energjisë diellore në Planetin e Kuq. Marsi, përveçse është më larg nga Dielli se sa Toka, është më i ftohtë, më i pluhurosur dhe më i thatë. Abel dhe Berliner duhej t’i merrnin parasysh këta faktorë, duke llogaritur ndryshimet në intensitetin diellor, duke përcaktuar temperaturat e sipërfaqes dhe duke analizuar mënyrën se si gazrat dhe grimcat thithin dhe shpërndajnë dritën në Mars, pasi e gjithë kjo ndikon në aftësinë e qelizave diellore për të prodhuar energji.

“Pra, ne kishim nevojë të modelonim atmosferën marsiane për të kuptuar se sa dritë do të zbarkonte në qelizat tona diellore, dhe më pas të modelonim qelizat diellore për të kuptuar se sa energji do të gjeneronin,” tha Abel. “Dielli perëndon gjithashtu çdo ditë, kështu që kur përdorni diellor, duhet të kuptoni se si të ruani energjinë për të ‘mbajtur dritat ndezur’ gjatë natës.”

I pajisur me këto të dhëna, ekipi më pas llogariti masën e bartjes së zgjidhjeve të ndryshme energjetike – “sasinë e gjërave që do të na duheshin të sjellim me vete nga Toka në Mars”, tha Abel, duke shtuar se “më pak, është më mirë”. Kjo e çoi ekipin në përfundimin se dielli punon më mirë më afër ekuatorit, ndërsa bërthama ka më shumë kuptim pranë poleve.

Në të vërtetë, ndërsa një pajisje miniaturë e ndarjes bërthamore funksionon njësoj, pavarësisht vendndodhjes së zgjedhur në Mars, e njëjta gjë nuk mund të thuhet për diellin. Një grup fotovoltaik që përdor hidrogjen të ngjeshur për ruajtjen e energjisë u llogarit se kishte një masë të dorës prej 8.3 ton në ekuatorin marsian, krahasuar me 9.5 ton për opsionin ekuivalent bërthamor. Por ndërsa efikasiteti i energjisë diellore zvogëlohet me distancën nga ekuatori, eksploruesit tanë të guximshëm do të duhet të paketojnë 22 tonë material për të ndërtuar një grup energjie diellore po aq efikase në polet marsiane. Dhe eksploruesit e ardhshëm me siguri do të duan të vizitojnë polet, pasi këto rajone ka të ngjarë të kenë akull të vlefshëm uji.

Pika kryesore e hulumtimit është se “si diellore ashtu edhe ato bërthamore mund të funksionojnë, por kjo varet nga vendi ku zbarkoni, sa njerëz shkojnë dhe si ruani energjinë,” tha Abel. Është interesante se sipërfaqja e Marsit është e ndarë përafërsisht në mes për sa i përket faktit nëse dielli apo bërthamor do të ishin opsioni ideal i energjisë. Për sa i përket ruajtjes së energjisë, ekipi zbuloi se do të ishte më mirë të merrte energjinë e tepërt dhe ta përdorte atë për të ndarë molekulat e ujit në hidrogjen dhe oksigjen.

“Këto gazra mund të ruhen lehtësisht në rezervuarë deri në natën, kur panelet diellore nuk prodhojnë energji. Pastaj, ne përdorim një qelizë karburanti për të çliruar energjinë e ruajtur në ato gazra përsëri në energji elektrike, duke rigjeneruar ujin, “më tha Abel. “Ju ndoshta keni dëgjuar për autobusët me qeliza karburanti, të cilët mbështeten në të njëjtën teknologji për të fuqizuar motorët e tyre.”

E pyeta Abelin nëse këto gjetje mund të transferohen në misionet e Marsit që zgjasin më shumë se 480 ditë dhe që përfshijnë më shumë se gjashtë persona.

“Gjërat do të jenë pak më ndryshe për misionet më të mëdha ose për një koloni,” u përgjigj ai. “Për shkak se habitatet do të jenë më të mëdha, ata do të kenë nevojë për më shumë energji, kështu që sistemi juaj i prodhimit të energjisë do të duhet gjithashtu të bëhet më i madh. Për energjinë diellore, sistemi juaj i ruajtjes së energjisë do të duhet gjithashtu të jetë më i madh, gjë që mund të vendosë paksa në disavantazh energjinë diellore.

Thënë kështu, Abel beson se këto gjetje mund të përkthehen mirë në lloje të tjera misionesh. Pasi të zgjidhet vendi i uljes dhe numri i anëtarëve të ekuipazhit të zgjedhur, planifikuesit e misionit “mund të përdorin llogaritjet tona për të përcaktuar nëse ato bërthamore ose diellore do të jenë më të mira në atë vend për atë madhësi misioni”.

Sipas Abel, dielli do të ishte më i mirë për një mision në Kraterin Jezero, vendi i uljes së roverit të NASA-s Perseverance, ndërsa bërthamore do të ishte opsioni superior në Utopia Planitia, ku u ul roveri Viking 2. Këto rezultate “mund të ndryshojnë për misione më të mëdha, por ribërja e llogaritjes për madhësi të ndryshme misioni është shumë e lehtë tani që ne mund të parashikojmë se sa energji mund të gjenerojnë qelizat diellore në një vend të caktuar në Mars”, shtoi ai.