火星殖民基地站发电,用太阳能还是核能好?

前往火星开垦荒地,少不了得利用当地资源发电,最近研究人员分析了2种不同发电方法,总体结论指出越靠近赤地道区,太阳能发电优于核能;越靠近两极,反过来变核能发电优于太阳能,但考量运输成本及最佳栖息地选址,太阳能多方面都超越核能。

若认真考虑未来人类在火星地表建盖基地生活的景象,多数科学家与工程师都认为核能发电是最好选择,很大原因是核能发电稳定。相比之下,太阳能属于间歇性能源,必须在白天收集能量以备夜间用电需求,还要面对火星灰尘覆盖在太阳能板上降低发电量的挑战,比如由太阳能提供动力的NASA机遇号火星车,便因火星大规模沙尘暴阻隔阳光进入低电量休眠状态,最后中断与地球的通信,再也无法工作,声明退役。

再者,过去10年Kilopower小型核分裂反应炉已被NASA认可为安全且高效的技术,是未来探测器与人类全面探索火星的关键,因此若想在火星打造大型基地,科学界倾向依赖核能。

然而所有材料都需以每磅数十万美元的成本从地球运送到火星,根据发布在《Frontiers in Astronomy and Space Sciences》期刊的新论文,加州大学伯克利分校团队认为若考虑有效载荷重量与效率,事实上火星表面近一半定居点只要靠太阳能发电便绰绰有余;能量存储方面,可以先取多余的电将水分子分解成氢和氧气储藏起来,等夜间或沙尘暴期间来临,再用燃料电池将这些气体转换回电能与水。

团队表示,图上火星黄色地区发电方式太阳能优于核能、橘色地区则核能优于太阳能。

当然,若牵扯到超过6名宇航员且需居住超过480天的火星任务,情况便有所不同,对太阳能来说需要更大的发电系统与储能系统,可能使太阳能处于劣势。

团队总结,太阳能适合像毅力号火星车着陆的耶泽罗撞击坑地区,核能则适合维京2号火星车着陆的乌托邦平原。

(图片来源:加州大学伯克利分校)

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