火星殖民基地站發電,用太陽能還是核能好?

作者 | 發布日期 2022 年 04 月 28 日 12:15 | 分類 天文 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


前往火星開墾荒地,少不了得利用當地資源發電,最近研究人員分析了 2 種不同發電方法,總體結論指出越靠近赤道地區,太陽能發電優於核能;越靠近兩極,反過來變核能發電優於太陽能,但考量運輸成本及最佳棲息地選址,太陽能多方面都超越核能。

若認真考慮未來人類在火星地表建蓋基地生活的景象,多數科學家與工程師都認為核能發電是最好選擇,很大原因是核能發電穩定。相比之下,太陽能屬於間歇性能源,必須在白天收集能量以備夜間用電需求,還要面對火星灰塵覆蓋在太陽能板上降低發電量的挑戰,比如由太陽能提供動力的 NASA 機會號火星車,便因火星大規模沙塵暴阻隔陽光進入低電量休眠狀態,最後中斷與地球的通訊,再也無法工作,宣告退役。

再者,過去 10 年 Kilopower 小型核分裂反應爐已被 NASA 認可為安全且高效的技術,是未來探測器與人類全面探索火星的關鍵,因此若想在火星打造大型基地,科學界傾向倚賴核能。

然而所有材料都需以每磅數十萬美元的成本從地球運送到火星,根據發表在《Frontiers in Astronomy and Space Sciences》期刊的新論文,加州大學柏克萊分校團隊認為若考慮有效載荷重量與效率,事實上火星表面近一半定居點只要靠太陽能發電便綽綽有餘;能量儲存方面,可以先取多餘的電將水分子分解成氫和氧氣儲藏起來,等夜間或沙塵暴期間來臨,再用燃料電池將這些氣體轉換回電能與水。

▲ 團隊表示,圖上火星黃色地區發電方式太陽能優於核能、橘色地區則核能優於太陽能。

當然,若牽扯到超過 6 名太空人且需居住超過 480 天的火星任務,情況便有所不同,對太陽能來說需要更大的發電系統與儲能系統,可能使太陽能處於劣勢。

團隊總結,太陽能適合像毅力號火星車著陸的耶澤羅撞擊坑地區,核能則適合維京 2 號火星車著陸的烏托邦平原。

(圖片來源:加州大學柏克萊分校

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