微風助力火星著陸器

風力渦輪機可以為探索紅色星球表面的機器人產生大量電力

這張藝術家概念圖描繪了美國國家航空航天局(NASA)的鳳凰號著陸器在其生命的盡頭,太陽正在火星漫長的北半球冬季地平線下沉。由於沒有陽光為其太陽能電池陣列供電,鳳凰號停止了執行,最終被冰雪覆蓋。然而,未來的任務可能會透過利用風力在沒有陽光的情況下存活更長時間。

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一項新的研究表明,火星上的風力發電是可行的。

研究人員在丹麥奧胡斯大學的奧胡斯風洞模擬器II中,在模擬的火星大氣條件下,演示了一種小型輕量級風力渦輪機。

這些試驗於2010年秋季進行。研究小組在一篇論文中報告了後續發現以及一個重要的結論,該論文在上週在科羅拉多州萊克伍德舉行的亞馬遜和現代火星氣候研討會上發表。[火星的7大謎團]


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“目前,我們可以第一次肯定地說,是的,你可以在火星上使用風力發電!”波士頓大學空間物理中心的克里斯蒂娜·霍爾斯坦-拉斯洛領導的研究人員在研究報告中寫道

真實條件

風力渦輪機調查的目的是瞭解在真實的火星大氣條件下能產生多少電力。

霍爾斯坦-拉斯洛和她的同事指出,標準電源不適用於未來可能前往火星極地地區的機器人任務。太陽能電池在一年中大約一半的時間裡陽光有限或沒有陽光,而放射性同位素溫差發電機(為美國國家航空航天局的好奇號火星車和許多其他深空探測器供電的裝置)或類似裝置排出的熱量將不利於在極地地區進行的任何科學研究。

研究人員表示,另一種可能的電源是風力渦輪機以及用於儲存所產生電力的電池,可能與太陽能電池結合使用。

在風中吹動

火星風力渦輪機的概念已在人類火星任務的背景下進行了理論探索。例如,美國國家航空航天局艾姆斯研究中心的研究人員在南極洲(一個通用的火星類似地)設計並測試了一個100千瓦的風力渦輪機。

然而,霍爾斯坦-拉斯洛和她的同事表示,這些早期概念體積龐大且笨重,需要相當大的風速才能發揮作用。研究人員補充說,此外,這些尺寸和質量對於火星科學任務來說是不可行的,因為火星科學任務通常相對較小且輕便。

2010年的風洞實驗在六種不同的風速下進行。這些風速是基於美國國家航空航天局鳳凰號火星著陸器(於2008年5月在最北端的著陸點著陸)的最常見風速;使風力渦輪機旋轉所需的最低風速;以及機翼可以承受的最大風速。(火星上的典型風速約為4.5英里/小時至22英里/小時,或7至35公里/小時。)

對於每種風速,輸出電壓測量了30-120秒。

研究人員寫道:“這種發電型別的最佳地點是陽光並不總是照射,但會有風吹的地區,例如極圈以北的緯度。”

該團隊強調,在配備渦輪機的探測器準備發射前往火星之前,還需要進行一系列研究。然而,研究人員表示,大多數設計,無論是單獨的還是系統的一部分,都將比2010年實驗中測試的裝置更有效,因此應在能夠支援小型著陸器上部分或全部儀器的範圍內產生電力。

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