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火星上的最大风速「火星引力多大」

时间:2022-12-22 16:30:10来源:搜狐

今天带来火星上的最大风速「火星引力多大」,关于火星上的最大风速「火星引力多大」很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!


综述

世界上的科学技术跟能源总是紧密相连,两者是脱不开关系的。第一次工业革命期间,以蒸汽作为动力的机器设备被人们广泛使用,逐渐替代了以前的传统手工业,而第一个完成这场革命的英国无疑成为了一方霸主。

蒸汽机的能源——煤炭的需求量也日益增加,与此同时,浓浓的黑烟伴随着能源的使用被不断排放在了天空,为如今的环境污染埋下了祸端。


随着科学家们对于雷电和电磁学的研究,1866年,西门子发明了发电机,这也使得电气成为了普及全球的动力,也令石油取代了煤炭成为世界上最主要的能源,促进了第二次工业革命的爆发。

电力无疑是非常实用的能源,直到今天为止,电力也依然存在于我们生活中的方方面面,比如手机、电脑、照明用具等等,可以说,人类的生活已经离不开电了。


除了石油以外,世界上其实还有很多方式可以用来发电,譬如煤炭、水能、风能、太阳能、核能等等。

随着航天航空事业的发展,越来越多的空间探测器肩负着重大的任务前往各大行星当中,它们一般都是以太阳能发电为主,那么这些空间探测器是否可以用其他的能源发电呢?


比如在火星上,听说这颗星球上风力很大,我国发射到上面的“祝融号”火星车可以风力发电吗?

“祝融号”火星车

在近现代以来,人类越发想要找到太阳系中另外一颗能够“接纳”地球人进行太空移民的备用家园,只是在上个世纪60年代以后,太空技术不断发展下,发射出的空间探测器在远距离观测后发回的数据显示,除了地球以外,其他的行星基本上都不满足生命存在和生活的需求。


然而人类依然不肯放弃,而火星这颗同样存在于太阳系宜居带的行星,虽然它的地表环境不佳,但人类依然认为这是人类未来移居的最可能的星球。

也正是因为这个原因,在2030年以后,美国和中国等航天大国将会相继安排火星相关任务,比如美国正式宣布将在2030年后实现载人登录火星的计划。


我国也不甘示弱,为了不在太空时代处于落后的位置,对火星探测制定了详细的三步走计划,一如既往地进行稳步扎实的“慢跑”前行。

“祝融号”火星车就是我国探测火星的第一步,也是“天问一号”火星探测任务。当热,“祝融”这个名字也是只有中国人才能明白的浪漫,他是中华传统神话中的一位古帝,是大荒十神之一,也被叫做是火神。


给我国第一个火星车取名为“祝融”,这不仅仅是对火星车登录火星的期许,更是寓意它将会点燃中国太空探测和探索的火种。

2020年7月23日,在无数人的期望下,长征五号携带着“祝融号”火星车发射升空,到了2021年5月22日,经过漫长的等待以后,“祝融号”火星车已经安全到站,来到了火星的表面,开始了自己的工作。


到2021年8月23日为止,“祝融号”火星车已经在火星上工作了100天,并且行走了超过1000米的路程,这是极其有意义的一天。

“祝融号”火星车与其他大多数的空间探测器一样,是以太阳能作为来到太空的主要能源,因为在太空不像是地球一样,有着大气层的遮挡会出现阴雨天气,导致光线不足,所以太空当中的太阳能利用效率远远高于地球上,利用像是一对“小翅膀”一样的光伏电池就能将太阳能转化成为电能,足够空间探测器的能源需求了。


自然,太阳能也不是唯一一个空间探测器的能源,事实上,美国的“好奇号”和“毅力号”火星车为了保证其性能,以免功率不足,还使用了核电池这种能量密度非常高的能源方案。

这种能源固然很优秀,而且很有可能在未来将成为人类探测宇宙的最重要的手段之一,但是目前来说,核电池成本太高,而且相关技术并不成熟,甚至还会释放发射性的核废料,从而对探测的目的星球环境造成污染,因此核电池并没有受到当前广泛应用,太阳能依旧是最主要的能源标配。


然而火星上的阳光密度并不算很高,不像是在月球上可以获得充足的太阳能,火星距离太阳比地球更远,在火星上的太阳只有地球的5/8,因此火星接收的太阳光照就少于地球,大概是后者的0.4328倍左右,还不到一半。

同时由于火星上稀薄的大气层中还有丰富的尘埃,太阳光会被这些尘土散射或者折射到太空环境中,能够到达火星地球的太阳光就更加少了,看起来也比较昏暗。


而且火星上还有动辄半年的毫无阳光照射的黑暗期,火星车的蓄电池根本无法储存足够它们活动到直到太阳恢复的时候,因此只能进行休眠,等待身处的地表上有足够的阳光照射。

再加上太空环境下太阳辐射和宇宙射线极其强烈,火星大气稀薄,根本无法阻拦这些辐射和射线,地表每天大概遭受的辐射数量为0.64希沃特。太阳电池如果长期处在这样的环境下,会逐渐失效,从而导致火星车的能量不足,进而报废。


“祝融号”火星车能用风力发电吗

既然火星上太阳能有着很多的缺点,那么转而利用风力可以满足火星车的运行吗?我们先来看一看火星上的风力如何。

风其实也与太阳光有着不可分割的关系,是太阳光照射在地表上,使得该地温度增加,从而空气受热上升,而同时冷空气又横向进入。


但是原本的热空气来到上空以后,又因为失去了地表的温度而逐渐冷却,导致质量变重,又开始下降,相反冷空气又加热成为了热空气,也不断上升。这样的空间之前的流动就形成了我们所熟知的风,一般而言是呈水平方向运动的。

火星上面虽然没有浓厚的大气层,但是比起真空的月球来说,也算是有一层大气,其中绝大多数都是由二氧化碳组成,其他的小部分则是氧气、氩气、氮气和水汽。


而有了大气层,自然也就会形成风,太阳辐射照射到火星的地表,但是各个区域的辐射强度不同,温度也就不同,从而导致了火星地表存在温差和压强,引起空气流动,火星上的风也就产生了。

早在2018年12月的时候。美国航天局就通过了火星车发现了火星地表的“风声”,根据探测后得出了该地区最强的风力已经达到了每秒28米。这也就说明了火星上存在着风,而且理论上是能够实现风力发电的。


然而经过科学家们的研究和分析以后,结论显示,火星上的发电效率却并不高,并且也没有太阳能好用。这也是火星上的大气层密度太低了,比起地球来说,只有后者的1%左右,因此风力其实并不强。

如果要利用火星的风力发电,那么必须要火星上的平均风速达到我们地球上的4.5倍左右,这样才能满足发电的需求。


除此之外,火星上还有着非常可怕的沙尘暴,虽然它地表的风力较弱,但是火星上也没有树木、花草等能够阻拦风力的障碍物,反而是满是沙丘等摩擦较小的地面。

再加上空气中大量的沙尘,一旦有风经过,火星地表的陨石坑、沙丘等凹凸不平的地形将气流扰乱,从而会形成横向漩涡,进而成为沙尘暴,并且越演越烈,甚至持续几个月的时间。


经过观测后发现,火星上的沙尘暴风速甚至是达到了每秒180米,几天的时间就能将整颗火星都卷进沙尘暴当中,直到阳光被阻挡,地表温度逐渐下降,沙尘暴才会开始减弱。

比起火星上而言,地球上比如我国西北地区的沙尘暴才每秒28米左右,相当于是前者的1/6左右,足以想象火星的沙尘暴有多可怕了。


这样的沙尘暴无疑会对火星车造成极大的影响,极有可能将它们掀翻、抛掷导致毁坏,而且铺天盖地的沙尘也会将火星车掩盖,还会将它们的太阳能电池板覆盖,从而使得它们获取太阳能的能力下降,最终没有足够的能量恢复,从而“失联”。

哪怕是火星车具有了风力发电设备,也会因为风暴和沙尘的原因导致尘土进入,从而引发堵塞、磨损等问题。


也因此,在目前的科技水平下,“祝融号”火星车还无法做到利用风力发电,或许可以将风力发电作为辅助发电功能,在太阳光减少的时候进行适当的风能补充能源,但总的来说,火星开发利用条件是在是太差了。

结论

人们的科技正在不断的发展当中,2030年航天大国们也将会把目光投入到火星探测的道路上,或许等到那个时候,在全人类的共同发展和努力下,目前我们所面临的火星难题也将会一一得到解决,或许我们未来真的可以利用风力发电呢。

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