Книга Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете - Роберт Зубрин

Потенциально таковыми станут фотоэлектрические панели. Как мы видели, ключевой материал для их изготовления, чистый металлический кремний, может быть произведен на Марсе, равно как алюминий или медь для проводки в этих системах и пластмассы для электроизоляции. Чтобы сократить затраты, можно использовать упрощенные способы изготовления солнечных панелей в виде больших отдельных листов, недавно разработанные для использования на Земле. Такие методы, примененные на Марсе, вполне могут сделать осуществимым крупномасштабное местное производство фотоэлектрических систем. Вероятно, вы удивитесь, но производительность этих источников энергии на Марсе падает совсем незначительно, когда небо затягивают облака [38, 39]. За исключением очень сильных бурь, количества пыли, типичные для северного осеннего и зимнего неба, рассеивают, а не блокируют большую часть солнечного света. Фотоэлектрические панели, в отличие от солнечных динамических отражателей, хорошо функционируют вне зависимости от направления падающего света. Таким образом, они должны работать на Марсе круглый год. Их эффективность низкая, всего около 12 %, и в процессе не удастся получить тепловую энергию, превосходящую электрическую, но с этим придется смириться. Производительность панелей может значительно ухудшаться из-за пыли, которая будет осаждаться на них. Их придется чистить вручную или же оснастить систему чем-то вроде автомобильных «дворников».

Возможности использования ветра – еще одно дополнение к энергетической системе базы. Ветряные мельницы работали на Земле в течение многих столетий, низкотехнологичная природа делает их привлекательными для производства на марсианской базе. Да, пылевые бури планетарного масштаба случаются не периодически и, следовательно, бесполезны как реальный источник энергии. Более того, поскольку давление марсианской атмосферы в сто раз меньше такового на Земле, скорости ветра на поверхности Марса, измеренные на местах высадки модулей миссии «Викинг», были близки всего к 5 метрам в секунду, что подразумевает незначительный потенциал энергетики с использованием этого источника. Однако типичные потоки на приличных высотах над поверхностью имеют скорость около 30 метров в секунду, что позволяет вырабатывать такое же количество энергии на единицу площади ветряных установок, как при ветре в 6 метров в секунду на Земле. Это уже вполне приемлемо. Значит, ключевой параметр для практичных ветряных мельниц – высота размещения над поверхностью: мельница должна оказаться над неподвижным поверхностным слоем атмосферы. В настоящее время эта высота неизвестна, и ответ, несомненно, в любом случае варьируется в зависимости от места на Марсе. Какой бы большой ни оказалась высота, следует помнить, что на Красной планете мы будем возводить ветряную мельницу при силе тяжести в 38 % от земного значения, и, возможно, практичнее окажется построить ветряные башни, непривычно высокие на взгляд землянина.

Генерация геотермальной энергии

Примерно с 1930 года начальные и средние школы-интернаты в сельских районах Исландии по возможности располагали там, где доступна геотермальная энергия. В таких центрах школьные здания и жилые помещения для учеников и сотрудников отапливаются с помощью геотермальных источников. Также они, как правило, оборудованы бассейнами и сами обеспечивают себя овощами (томатами, огурцами, цветной капустой и т. д.), выращенными в собственных теплицах. Сейчас в различных частях страны есть множество таких школ, и довольно часто они используются в качестве туристических отелей в летние каникулы. Нередко эти центры становятся ядрами новых волонтерских общин в сельских районах.

С. С. Эйнарсон. Геотермальное теплоснабжение местности, 1973

С помощью солнца и ветра, используя оборудование марсианского производства, можно получить десятки или даже сотни киловатт электроэнергии. Эти методы кажутся привлекательными, поскольку энергетические системы могут быть развернуты и запущены почти в любом месте, позволяя производить электроэнергию нецентрализованно. Это окажется очень кстати на Марсе, так как отпадет необходимость снабжать энергией далекие объекты в период, пока не будет выстроена энергопередающая инфраструктура. Тем не менее эти источники дают довольно скромные объемы энергии, а потому приходится искать более мощные альтернативы. Как выяснил британский ученый Мартин Фогг [40], такой вариант доступен на Марсе в виде геотермальной энергии.

Она генерируется благодаря высоким температурам недр планеты, достаточным для того, чтобы вскипятить жидкость – например, воду, – а затем использовать пар для запуска турбины генератора. На Земле геотермальная энергия – четвертая по значимости после сжигания топлива, гидроэлектростанций и АЭС, она обеспечивает около 11000 МВт, или 0,1 % всей энергии, потребляемой человечеством. Жители Исландии получают большую часть используемой ими энергии – более 500 МВт – из тепла земных недр.

Один геотермальный колодец на Земле обычно генерирует от 1 до 10 МВт электричества – не много по стандартам земных электростанций, но изрядно, если ориентироваться на требования марсианской базы. На Земле геотермальные электростанции такого размера могут быть приняты в эксплуатацию в течение шести месяцев от начала бурения и способны работать 97 % времени, причем эта цифра уступает только аналогичному показателю для гидроэлектростанций. Мало того, кроме большого количества энергии, геотермальная скважина могла бы обеспечивать базу на Марсе кое-чем не менее ценным: обильным количеством жидкой воды. На Земле генерирующие станции должны располагаться там, где находятся источники геотермального тепла, и, так как мы уже выбрали места для наших городов, это обстоятельство часто представляет проблему. А вот на Марсе города еще только предстоит построить. Учитывая значимость геотермальной энергии и воды, место обнаружения такого источника, вероятно, продиктует расположение базы.

Говоря короче, геотермальные источники энергии будут чрезвычайно выгодны для марсианских поселенцев. Вопрос в том, существуют ли они. Возможно, это покажется вам странным, но ответ почти наверняка будет положительным.

На Марсе есть крупномасштабные вулканические образования, например в провинции Фарсида, возраст которых менее 200 миллионов лет. Примерно 4 % поверхности планеты (около 5 миллионов квадратных километров, в основном в северных районах Элизиум, Аркадия и Амазония, а также в экваториальной области Фарсида) классифицируется марсианскими геологами как Верхняя Амазония: рельеф этой части планеты изменился в результате либо вулканической деятельности, либо затопления за последние 500 миллионов лет. События, произошедшие так давно, кому-то покажутся древней историей, но, учитывая, что возраст Марса составляет 4 миллиарда лет, на самом деле их стоит квалифицировать как недавние. С геологической точки зрения, 200 миллионов лет назад – это «сегодня». Если вулканы были активны тогда, они так же могут быть активны в настоящее время.

Более того, как мы уже видели, Марс обладает большими запасами воды. Жидкие грунтовые воды, вероятно, встречаются в пределах километра от поверхности по меньшей мере в некоторых местах. Если некая область была геотермально активна в недавнем прошлом, вода в ней может быть достаточно горяча, чтобы использовать ее для получения энергии.