Arthur C. Clarke meramalkan bahwa di masa depan satuan mata uang akan menjadi megawatt-jam. Bitcoin tentu saja mendorong kita ke arah ini di Bumi, tetapi ini akan menjadi kenyataan yang sulit di permukaan Mars. Apa pun yang ingin Anda lakukan — bernapas, minum, makan, menjelajah — semuanya akan ditentukan oleh seberapa besar kekuatan yang Anda hasilkan.
Ada sejarah menggunakan tenaga surya di Mars – dengan pengecualian Curiosity (yang menggunakan generator termoelektrik radioisotop) semua penjelajah Mars mengandalkan tenaga surya untuk operasi di Mars. Tetapi pada akhirnya tenaga surya tidak akan cocok untuk sesuatu yang jauh lebih besar daripada penjelajah karena sejumlah alasan, ungkap peneliti di pgsoft slot.
Terlalu Sedikit Kekuatan
Untuk memahami pertanyaan ini, Anda harus mulai dengan anggaran daya dan mencari tahu meter persegi mentah panel yang diperlukan untuk memenuhinya. Seperti yang telah saya jelajahi sebelumnya (di sini), menghasilkan bahan bakar untuk perjalanan pulang akan menjadi prioritas utama untuk misi awal.
Satu-satunya sumber resmi untuk massa propelan adalah presentasi 2017 Becoming a Multiplanet Species, yang mencantumkan total massa propelan sebagai 1100t (1.100.000 kg). Sementara beberapa spesifikasi penerbangan dari spaceframe telah sedikit berubah, karakteristik umum mesin Raptor belum, jadi masuk akal untuk berharap bahwa kita mungkin berurusan dengan sekitar satu juta kilo propelan dengan satu atau lain cara (lihat Catatan tentang Bahan Bakar Persyaratan di akhir artikel).
Jika kita melihat misi referensi 2031, berangkat pada 22 Februari, ia tiba di Mars sekitar sembilan bulan kemudian pada 7 November 2031. Tanggal keberangkatan berikutnya ke Bumi adalah 5 Februari 2033, hanya menyisakan 456 hari untuk menghasilkan bahan bakar kembali, dengan asumsi bahwa kami menghasilkan bahan bakar sesuai permintaan secara real time). Jika kita meninggalkan zona aman lima puluh hari, ini berarti kita harus memproduksi sekitar 2.500 kg propelan per hari.
Pioneer Astronautics membuat prototipe pabrik ISPP (In-Situ Propellant Production) yang menghasilkan propelan 1kg/hari dengan daya 700 watt. Jika kita mengambil angka itu dan mengalikannya dengan 2.500, kita mendapatkan daya 1,75 Megawatt.
Untuk menghitung luas panel surya yang dibutuhkan, kita akan menggunakan persamaan yang disederhanakan:
Luas = Total Energi yang Dibutuhkan / Puncak Iradiasi Matahari di permukaan Mars / efisiensi panel surya / Rasio Radiasi Matahari
Ketentuan yang dijelaskan:
Puncak Penyinaran Matahari di permukaan Mars
Ini adalah energi matahari (dalam watt per meter persegi) yang mencapai permukaan Mars, di khatulistiwa pada siang hari tanpa awan dan badai debu. Angka itu adalah 593 watt / sq.m.
Efisiensi Panel Surya
Ini adalah efisiensi rekayasa panel — kemampuannya untuk mengubah radiasi matahari menjadi listrik. Panel yang sangat efisien saat ini dalam pengembangan berada di sekitar 44% — Saya mengasumsikan beberapa trade off teknik dan menetapkan 35% yang masih mengesankan.
Rasio radiasi matahari
Matahari tidak bersinar di malam hari, tidak bersinar sama pada jam 4 sore seperti siang hari, dan tidak bersinar terang di utara atau selatan seperti di khatulistiwa. Angka ini merupakan tebakan tanpa mengetahui secara pasti lokasi pendaratan, namun 20% adalah angka yang biasa digunakan untuk panel Earthbound yang digunakan di garis lintang Eropa utara.
Melihat persamaan kita lagi:
Luas = Total Energi yang Dibutuhkan / Puncak Iradiasi Matahari di permukaan Mars / efisiensi panel surya / Rasio Radiasi Matahari
Jika kita memasukkan nomor kita:
Luas = 1.750.000w / 593w / 35% / 20%
Luas = ~42.000 meter persegi (10 hektar)
Sepuluh hektar mewakili sejumlah besar tenaga manusia untuk mengatur, menghubungkan, dan memelihara. Kemungkinan besar akan menghabiskan seluruh muatan misi, dan hanya akan menyediakan daya yang cukup untuk mengisi bahan bakar kapal kembali — tidak ada daya untuk mendukung kehidupan, manufaktur, atau eksplorasi.
Lebih buruk lagi, prototipe Pioneer Astronautics bergantung pada bahan baku hidrogen. Seperti yang saya bahas dalam artikel pengisian bahan bakar, akan sangat diperlukan untuk mulai membuat bahan baku propelan ini pada air elektrolisis yang ditemukan di Mars, yang akan membutuhkan daya tambahan.
Berapa Banyak Tenaga Tambahan?
Dan kami bahkan belum mencapai persyaratan daya nominal untuk pangkalan itu sendiri. Mengingat seberapa awal kita dalam prosesnya, angka apa pun yang akan kita gunakan adalah spekulasi, tetapi kita dapat berspekulasi lebih efektif dengan menggunakan angka dunia nyata untuk analog yang ada. Sangat menggoda untuk memilih ISS – kemungkinan banyak sistem aktual yang digunakan di Mars akan menjadi salinan perangkat keras penerbangan ISS. Tetapi dengan ISS, saya pikir Anda mendapatkan terlalu banyak secara gratis — tidak ada penjelajah yang perlu diisi, tidak ada manufaktur (signifikan) yang terjadi — tidak ada eksplorasi, setidaknya tidak dalam arti fisik.
Sebagai analog yang lebih baik yang mewakili populasi secara lebih akurat, dan memperhitungkan eksplorasi intensif energi dan operasi ilmiah, saya telah memilih Stasiun Mawson, basis penelitian Antartika yang dioperasikan oleh Australia.