Во всяком случае, вблизи экватора; ядерная энергия по-прежнему будет лучшим вариантом вблизи полюсов.
Солнечная энергия будет лучшим вариантом, чем ядерная, для марсианских миссий с экипажем вблизи экватора планеты, говорится в новом исследовании.
Исследователи обнаружили, что для миссии на Красную планету, состоящей из шести человек, может быть достаточно энергии от фотоэлектрических систем, что дополняет десятилетия исследований о преимуществах солнечной энергии, используемой роботизированными исследователями Марса НАСА, такими как марсоходы Spirit и Opportunity и посадочный аппарат InSight.
Авторы исследования отмечают, что люди смогут очищать солнечные панели на месте, что позволит избежать проблемы накопления пыли, от которой страдали космические аппараты на Марсе на протяжении многих лет. (Сильная пылевая буря погубила Opportunity в 2018 году).
Работа команды по моделированию предполагает, что до тех пор, пока миссия с экипажем находится вблизи марсианского экватора, богатого солнцем, показатели интенсивности солнечного излучения и температуры поверхности будут иметь преимущество перед системой ядерного деления с точки зрения необходимой массы и вырабатываемой энергии.
Модель предполагает, что солнечная энергия может быть аккумулирована на месте с помощью энергетической системы на основе сжатого водорода (поскольку водород, вероятно, можно будет добывать на марсианской поверхности, если это потребуется).
"Ближе к экватору побеждает солнечная энергия, ближе к полюсам - ядерная, - сказал в своем заявлении соавтор исследования Аарон Берлинер, аспирант биоинженерии в лаборатории Аркина Калифорнийского университета в Беркли.
Однако марсианские полюса представляют собой более экстремальную среду для астронавтов: там меньше солнечного света и большие перепады температур, чем в экваториальных районах.
В исследовании учитывались не только масса и энергия двух конкурирующих систем, но и условия окружающей среды, например, как газы и частицы в атмосфере Марса поглощают или рассеивают свет. Целью было лучше понять, сколько солнечного излучения достигнет марсианской поверхности и где лучше всего разместить солнечные батареи.
Солнечные батареи будут использовать электричество для расщепления молекул воды на кислород и водород, а водород будет помещен в герметичные сосуды для хранения. Позже водород будет электрифицирован в топливных элементах для получения энергии. Ненужный водород может быть использован повторно, для производства аммиака для удобрения растений, при условии, что водород будет соединен с азотом аналогично тому, как это делается на Земле.
Исследователи признали, что другие технологии, такие как электролиз воды для получения водорода и водородные топливные элементы, также могут быть использованы на Марсе. Эти системы, как правило, дорогостоящие на Земле, но могут стать "решающими" на поверхности Красной планеты, где все придется доставлять по большим ценам с нашей планеты или производить из имеющихся на поверхности ресурсов.
Берлинер и его соавтор Энтони Абель, аспирант кафедры химической и биомолекулярной инженерии Калифорнийского университета в Беркли, являются членами Центра по использованию биологической инженерии в космосе (CUBES), в состав которого входят несколько академических институтов.
Ситуация с солнечной энергией согласуется с работой, которую CUBES уже ведет, говорится в заявлении. Целью группы является разработка микробов, которые могут производить пластмассы из углекислого газа и водорода, а также фармацевтические препараты из углекислого газа и солнечного света.
Поскольку новый документ создает "бюджет" для электроэнергии и водорода на Марсе, исследователи планируют использовать его для дальнейшего развития биотехнологий CUBES.
"В конечном итоге мы надеемся создать полную модель системы со всеми компонентами, которая, по нашему мнению, поможет спланировать миссию на Марс, оценить компромиссы, определить риски и разработать стратегии по их снижению либо заранее, либо во время миссии", - заявил Берлинер.