Должна ли марсианская база отводить избыточное тепло?

Я читал, что на Марсе вы теряете 30% тепла из-за конвекции и 70% из-за излучения черного тела. (Гораздо меньшее количество конвекции из-за разреженной атмосферы по сравнению с Землей.) http://www.sciencemag.org/news/2014/06/no-wind-chill-mars

Если да, то можно ли использовать тепло в теплицах, прикрепленных к основанию? Кажется расточительным не использовать его в другом месте. В теплицах будет более высокое давление, чем в атмосфере, что также должно увеличить конвекцию от радиаторов среды обитания.

И последний вопрос: какое давление будет достаточно высоким на Марсе, чтобы вам не нужно было его нагревать или охлаждать? Я понимаю, что на Марсе слишком низкое давление, как, очевидно, на МКС или на Луне, а давление Земли слишком велико, так что вы быстро остываете из-за конвекции. 30 000 футов также, по-видимому, имеют слишком большое давление и вызывают чрезмерное охлаждение из-за конвекции. Представленная ниже статья представляет собой исследование высоты, давления и скорости конвекции в бортовом радиоэлектронном оборудовании, но извлечь данные нелегко.

https://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/39011/20404614-MIT.pdf

Отличный вопрос. Мне также интересно, будет ли марсианская колония «экзотермической» или «эндотермической». Я подозреваю, что колонии должны быть сильно изолированы, чтобы помочь справиться с колебаниями дневной и ночной температуры, и им нужно будет отбрасывать слабое тепло, производимое людьми и оборудованием для жизнеобеспечения. Но, по-видимому, также можно было бы строить здания с легкой изоляцией, которые используют отработанное тепло ядерного реактора, чтобы согреться, особенно ночью.

Ответы (2)

Да, это было бы.

Базе для жизнеобеспечения потребуется много электроэнергии, которая при использовании будет рассеиваться в виде тепла.

В теплицах для выращивания полезных, съедобных растений потребуется дополнительное освещение, и довольно много. Уровень естественного освещения на Марсе достаточен для выращивания некоторых папоротников или других растений, привыкших к глубокой тени. Вы можете получить немного ягод. Вы бы не получили достаточно, чтобы накормить команду. Вам нужны настоящие эффективные сорта — бобовые, картофель, может быть, зерновые — растения, дающие обильный и очень питательный урожай. И их требования к свету настолько высоки, что вам понадобится много ламп для выращивания, которые будут производить много избыточного тепла.

Теплицы вряд ли эффективны по массе и объему, когда речь идет о производстве кислорода. Удаление излишков CO2 и производство кислорода с помощью MOXIE даст еще пару киловатт на человека.

Добавьте к этому тепло от всего электронного оборудования, тепло от потерь при зарядке/разрядке аккумуляторов (на ночь), тепло человеческого тела, оборудование для очистки воды и т. д. - и вы быстро обнаружите, что тепловой баланс базы значительно превышает затраты. - особенно если основание хотя бы частично покрыто грунтом для защиты от космического излучения, что сильно ограничивает рассеяние излучения.

Какая мощность рассеивания тепла потребуется базе, еще предстоит изучить - у нас нет полных планов, мы не знаем всех переменных, но мы уже знаем, что радиаторы будут обязательными.

Интересно, а есть ли что-то полезное, на что можно использовать тепло? Таяние льда, подогрев камней для обработки, подогрев большой теплицы низкого давления с лишайниками и другими непищевыми растениями для медленного производства кислорода/почвы, что-то!
@BrooksNelson: основная проблема: много тепла, но не слишком высокий температурный градиент; нельзя отводить тепло от теплиц только после того, как планы закипят! Это не очень полезно. Я уверен, что было бы полезно поддерживать подогрев наружной инфраструктуры для обеспечения оптимальных условий эксплуатации (например, поддерживать мягкость смазки подшипников, предотвращать тепловые нагрузки между днем ​​​​и ночью), но у меня нет надежных данных по этому поводу.
у вас есть какие-нибудь цифры для всего этого?
@MohammadAthar: Где-то... отдельные расчеты для MOXIE и для ростовых огней. Первое должно быть легко сделать самостоятельно, экстраполируя текущие потребности MOXIE в мощности и выходе на потребности человека в кислороде. Что касается последнего, найдите расчеты, почему Марк Уотни в «Марсианине» не сможет поддерживать работу своего картофельного завода.
Просто нужно упомянуть, насколько неправильно описывать солнечный свет на Марсе как «глубокую тень», используя любую разумную шкалу люксов, яркость на Марсе будет между «непрямым солнечным светом» и «полным солнцем». не получат достаточно солнечного света на Марсе, растения, выращенные на открытом воздухе на Земле, как правило, гораздо более ограничены температурой и водой, чем получение достаточного количества солнечного света, если вы когда-либо видели выдающийся рост растений в очень облачном / дождливом климате, вы знаете, что я иметь в виду. «глубокая тень» точно описывает уровень освещения Юпитера или даже Сатурна.
Если бы вы создали искусственный водоем, накрыли его воздухонепроницаемым куполом и удерживали давление выше тройной точки воды. Можем ли мы поместить радиаторы в воду, чтобы большую часть года вода оставалась жидкой? (Наполнить его питательными веществами и другими ингредиентами, чтобы получить рыбу?)
@BrooksNelson: проблема в том, что при низком давлении у него очень низкая температура кипения. Не то что не замерзнешь, а выкипятишь, и твой купол лопнет от скопившегося пара...
Если плотность воздуха и количество воды, которое может нести воздух, обратно пропорциональны, то разве воздух с низкой плотностью не может нести большое количество воды? Подобно большим высотам и проблемам влажности на Земле.
@BrooksNelson: Проблемы с «количеством воды, которое может переносить воздух» возникают только при температуре / давлении ниже точки кипения. Пар выше точки кипения может насытить атмосферу сколь угодно, даже вытеснить весь воздух.
Итак, глядя на фазовую диаграмму, похоже, что если бы вы поддерживали свое куполообразное озеро в диапазоне, скажем, от 3 до 5 кПа и от 6 до 10 ° C, вы могли бы поддерживать жидкость под куполом и не иметь эффекта неуправляемого пара.

Разве нельзя было бы использовать полупроводниковые сэндвичи, используя эффект Зеебека-Пельтье (термоэлектрический) для извлечения тепла из избыточного тепла? Накачивайте нагретый воздух в сборный контейнер (или используйте кондиционер для охлаждения воздуха, который затем выбрасывает гораздо более горячий воздух из своего выхлопа), чтобы собрать и сконцентрировать тепло, которое затем можно использовать для различных коммерческих и промышленных процессов. стирка белья, приготовление пищи, переработка отходов, обжиг, предварительный прогрев доменных печей и т. д. Все, что нужно для термоэлектрического эффекта, это перепад температур, и если градиент не сильный, то КПД будет низким, но все равно будет производиться ненулевое количество электроэнергии, которое можно использовать для дополнения или замены мощности основного генератора или реактора, позволяя запускать его реже или на меньшую продолжительность, тем самым снижая общую теплоотдачу. В конце концов, система (включая людей, потребляющих окружающее тепло в воде и воздухе) достигнет экономического равновесия энергии и тепла, даже если она никогда не достигнет классического «теплового равновесия».

Наиболее вероятное использование колонией «излишков» тепла — это расширение колонии за счет предварительного кондиционирования пока еще пустых лавовых труб, обогрева периметра и накачанного в нее сжатого CO2. Добавьте немного капельного орошения, солнечные лампы (как только они достигнут достаточной мощности, вы можете перенаправить тепло) и почвенные / гидропонные чаны, а также добавьте рассаду. Приходите через месяц, чтобы стравить лишний кислород, промыть и повторить.

Осмелюсь предположить, что колония, настроенная на самодостаточность и расширение, всегда найдет применение избыточному теплу, вплоть до того, что Марсу придется импортировать тепло с Земли (/юмор/).

Идея «сбора» отработанного тепла с помощью термоэлектричества ошибочна и, как правило, неработоспособна. Отработанное тепло ваших ламп для выращивания растений превратит вашу теплицу в печь. Если вы пытаетесь собрать отработанное тепло на свету, горячая сторона — это лампа, холодная — ваша теплица, и по мере выработки электроэнергии вы передаете тепло на «холодную сторону», пока она не станет той же температуры, что и ваша лампа для выращивания и ваша теплица. растения варят. Вам нужно направить тепло к конвектору / радиатору снаружи с контуром охлаждения «горячей стороны» 80 °, если это температура вашей теплицы. Вы можете собирать энергию там, но размер вашего радиатора удваивается +.
Должна ли марсианская база отводить избыточное тепло?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v