מקורות אנרגיה למושבות על המאדים

כאשר תוקמנה מושבות על המאדים מה יהיו הכוח בהם ייעשה שימוש? נפט ופחם לא באים בחשבון וגם לא מים. מה נשאר – רוח, שמש ואנרגיה גרעינית. ניתוח האפשרויות

מבוא

מקורות האנרגיה בהם אנו משתמשים ביומיום הם בעיקר נפט,פחם, מים ואנרגיה גרעינית ומעט באנרגית השמש ובאנרגית הרוח.כאשר תוקמנה מושבות על המאדים מה יהיו הכוח בהם ייעשה שימוש? נפט ופחם לא באים בחשבון וזאת מהסיבה שלא ברור אם היו חיים על המאדים ובמידה וכן האם מדובר בהיקף שמאפשר היווצרות של נפט ופחם. מקורות כוח מבוססי מים גם הם בלתי אפשריים מכיון שלשם כך יש צורך במים זורמים והלחץ האטמוספרי הנמוך לא מאפשר זאת. לגבי תחנות גרעיניות, גם אם זה אפשרי הבעיות שתתעוררנה ,הן מסוג אחר .במקרה של תקלה עלולה לדלוף קרינה רדיואקטיבית, ולאלה שיגורו במושבה הראשונה לא יהיה להיכן לברוח ולא יהיה מי שיקלוט אותם לשם שיקום והתחלת החיים מחדש.פינוי לכדור הארץ גם הוא בלתי אפשרי מהסיבה שזמן הפינוי הוא קריטי ומצבם של הנפגעים במהלך הטיסה ארצה עלול רק להחמיר. בעיה נוספת ולא פחות חמורה היא שהקרינה עלול לגרום למפגעים סביבתיים קשים על פני כוכב ומכך יש להמנע בכל מחיר. יש על כן לחשוב על מקורות אנרגיה אחרים.

אנרגית השמש

מקור האנרגיה הראשון שיש להביאו בחשבון הוא אנרגית השמש וזאת מהטעם הפשוט שחלליות הפועלות על המאדים או במסלול סביבו מצויידות בקולטי שמש. ההבדל העיקרי בין חלליות אלה למושבה הוא שמטבע הדברים המושבה זקוקה למקור כוח חזק ולמשך תקופה בלתי מוגבלת. לכאורה הפתרון הוא פשוט.יש לפרוש על הקרקע קולטי שמש, לחברם למערכות השונות של המושבה ומקבלים מיידית אספקת חשמל.מכיון שהמאדים מרוחק יותר מהשמש מאשר כדור הארץ,עוצמת האור המגיעה אליו היא חלשה יותר.קבוע השמש על כדור הארץ הוא 1353 ואט/מר' ועל המאדים הוא 583 ואט/מר'. כלומר קבוע השמש של המאדים הוא 43% מזה של כדור הארץ.שימוש מסיבי וכלכלי בקולטי שמש דורש הצבת מספר גדול של קולטים מה שיחייב הקצאת שטחים גדולים בכדי להגיע ליצור הספק חשמלי רצוי.המשמעות היא ייקור מהלך הקמתה של תחנת הכוח. פתרון אפשרי הוא שימוש בעדשות למיקוד האור המגיע מהשמש(עדשות פרנל). בהתחשב במרחקו של המאדים מהשמש יהיה צורך להשתמש במספר תחנות מיקוד.

הנסיון הראה שתוחלת החיים של מערך קולטי שמש הוא 15-25 שנה.סביר להניח שכך יהיה גם על המאדים.אחד היתרונות הבולטים של אנרגית השמש הוא שהאחזקה היא מזערית.אין צורך בתיקונים תכופים פרט לניקוי הלוחות מאבק מצטבר.אבק יש על המאדים בשפע בשל הרוחות העזות הנושבות על פניו.אפשר לפתור זאת במספר דרכים. דרך אחת היא התקנת שואבי אבק על הקולטים,דרך שניה היא התקנת מגבים עליהם ודרך שלישית היא בניית תחנת הכוח במתכונת מודולרית, כך שאפשר יהיה לפרק יחידות בלי לפגוע בתפקוד של התחנה והכנסת חדשות במקומן.

התאים של קולטי השמש עשויים מחומרים חצי מוליכים.חצי המוליך המוכר הוא סיליקון אותו לוקחים מחול הים. הממצאים האחרונים מהמאדים מראים שהיו עליו בעבר מקווי מים גדולים ולאלה היו קווי חוף והרי לנו מקור אספקה עצמאי לייצור קולטי שמש. בלי שיהיה צורך להביאם מכדור הארץ. מקור אחר על המאדים ממנו אפשר להשיג סיליקה כנראה באיכות גבוהה הוא הדיונות של המאדים שמהם יש הרבה.

לצד קולטי שמש אלה,יש להתחיל במחקרים למדפי שמש מסוג אחר והכוונה היא לקולטים המבוססים על הקרינה האולטרה סגולה של השמש. עוצמתה של קרינה זו המגיעה למאדים קטנה מזו המגיעה לקרקע כדור הארץ,בגלל מרחקו של המאדים מהשמש,אך לעומת זאת האטמוספירה שלו דלילה יותר. ולכן כמות הקרינה ליחידת שטח יכולה להיות גדולה מזו המגיעה אלינו. הכיוון שיש ללכת אליו הוא פיתוח וייצור קולטי שמש המסוגלים להתמיר אנרגיה זו לאנרגיה חשמלית. בשל הסיכונים הבריאותיים הקשורים לקרינה זו יש לתכנן קולטים אלה כך שלא ייגרם שום נזק לאנשי האחזקה.

אנרגית הרוח

מקור אנרגיה נוסף שעשוי לשמש את צורכי המושבות הוא הרוח. מחקרו הממושך של המאדים הראה שנושבות עליו רוחות חזקות ומהירותן יכולה להגיע ל-480 קמ”ש. על פניו מצב אידיאלי.אבל כאן מתעוררת בעיה. הספק הרוח תלוי בחזקה השלישית של מהירות הרוח בגובה הכנפיים המסתובבות. המשמעות היא ששינוי קטן במהירות הרוח יכול להגדיל בצורה משמעותית את ההספק הנישא ברוח.המוקש הבעייתי שבניצול הרוח ליצירת חשמל הוא צפיפות האוויר הנמוכה של הכוכב,1% מזה של כדור הארץ. זה עלול לנטרל את יתרון המהירות. יש על כן לפעול לתכנון מושכל יותר של תחנות כוח מבוססות רוח. זה מחייב התייחסות למספר משתנים והם:

א.ביחידה גיאוגרפית נתונה המוגדרת כחווה של טורבינות ,בשל צפיפות האוויר הנתונה ,סידור הטורבינות יהיה שונה מזה הנעשה בחווה ארצית. זאת מתוך מגמה לאפשר ניצול מירבי של זרימת האוויר,בלי שטורבינה אחת תצל על השניה.

ב.גודל הלהבים-ככל שהלהב גדול יותר הוא מכסה בסיבובו שטח חתך גדול יותר של הרוח הפוגעת בו .הוא יכול לקלוט כמות אנרגיה גדולה יותר מאנרגית הרוח וכפועל יוצא כמות החשמל המיוצרת גדולה יותר. עם זאת לגודל יש מגבלה. להב גדול יותר כבד יותר וקצהו מרוחק יותר ממרכז הכובד ומציר סיבובו ולכן מופעלים על הציר מומנטים חזקים יותר העלולים להביא לפיתולו והאפקטיביות של הלהב תרד. יתכן שעל המאדים בשל כוח המשיכה הקטן שלו(0.38% מזה של כדור הארץ), אפשר יהיה להשתמש בלהבים ארוכים יותר. כך אפשר יהיה אולי לקזז ולו בצורה חלקית את הבעייתיות הכרוכה בצפיפות הנמוכה של האטמוספירה.

ג.תצורת הלהבים-תכנון אווירודינמי של הלהבים שיאפשר “משיכה” חזקה יותר של הרוח(מקצוע חדש למהנדסי אווירונאוטיקה).

ד.חומרי בנייה-הלהבים בחוות רוח עשויים מפיברגלס מחוזקים בפוליאסטר או בדבק אפוקסי לעצים. יכול להיות שזה מתאים גם למאדים. מאחר ומדובר בחומרים קלים ,שעל המאדים יהיו קלים ולכך תהיה משמעות מבחינת הרוח. עם זאת יש לחשוב על חומרי בנייה אחרים שיהיו עמידים גם לאבק הנישא באוויר בכדי למנוע שחיקה מהירה שלהם בשל מהירות הרוחות הגבוהה על הכוכב. לשם כך יהיה צורך להשתמש בחומרים מרוכבים, ידע בו נעשה שימוש בתכנון מטוסים ובפרט מטוסי קרב.

אחד החסרונות של אנרגיית הרוח הוא הרעש של הטורבינות בפרט כאשר נושבות רוחות חזקות.על המאדים חסרון זה יהיה חסר משמעות, מכיון שדלילותה הנמוכה של האטמוספירה עושה אותה למוליך קול גרוע. חסרון אחר הוא ההפרעות שיוצרות טורבינות לאותות רדיו.הן עלולות להפריע לאותות המשודרים והנקלטים מהמושבות. יהיה על כן צורך להקים את חוות הרוח במרוחק מהמושבה.

פתרון חלקי לבעיה של צפיפות האוויר להנעת הלהבים הוא ייצור שואבי אוויר שיופעלו על ידי קולטי השמש. האוויר הנשאב ידחס לתוך תעלות לעבר הלהבים וכך אפשר יהיה להעלות בצורה מלאכותית את לחץ האוויר במקום בו נמצאים הלהבים ולהגדיל את קצב סיבובן.

סיכום

המסקנה המתבקשת היא שיצירת כמות חשמל נאותה עבור המושבה תחייב בניית מערכת משולבת ליצירת חשמל שתכלול קולטי שמש וחוות רוח. במסגרת ההכנות לקראת הקמת מושבה על המאדים יש צורך להקים מעבדות מחקר שתכלולנה מנהרות רוח שתבצענה הדמיות של התנהגות האטמוספירה של המאדים.

ריכוז מאמריו של חיים מזר באתר הידען

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~150404021~~~98&SiteName=hayadan