Насколько эффективно было бы для аванпоста использовать транспортные средства, приводимые в движение людьми?

Транспортные средства с приводом от людей, используемые в куполообразных или пещерных городах, кажутся чрезвычайно правдоподобными. Один из способов взглянуть на это так: простой велосипед менее сложен, чем автомобиль с механическим приводом. Источник энергии (также известный как Человек) чрезвычайно сложен и требует интенсивного обслуживания, но, учитывая, что у нас уже есть работающий человек и мы хотим доставить его в какое-то другое место, велосипед или скутер — прекрасный способ сделать это с минимальными затратами. Конечно, город должен быть достаточно большим, чтобы по нему можно было не просто ходить пешком. Людям всегда нужны физические упражнения, и поэтому в биодоме использование транспортного средства с приводом от человека может способствовать удовлетворению некоторых потребностей человека в упражнениях. В этом смысле он бесплатный.

Вне искусственной биосферы, в жестком космическом вакууме или в разреженной атмосфере мы сталкиваемся с большим количеством проблем. При прочих равных условиях система жизнеобеспечения продержит человека в транспортном средстве с механическим приводом гораздо дольше, чем в транспортном средстве с приводом от человека.

У меня были небольшие проблемы с поиском точных цифр, но вот одно исследование, которое показывает, сколько взрослый человек дышит в минуту:

Человек, просто сидящий в транспортном средстве, дышит 9-10 л/мин, при выполнении несколько напряженных упражнений он будет дышать не менее 30 л/мин. Жизнеобеспечение должно работать как минимум в 3 раза тяжелее - до 6 раз тяжелее. Это означает, что каждая минута, потраченная на езду на велосипеде, будет на минуту меньше работы, которую можно было бы сделать, или на 2-5 минут меньше работы, если работа в основном связана с стоянием. Или если куда-то едете, максимальная дальность уменьшается вдвое или еще хуже.

Есть очевидное решение - увеличить систему жизнеобеспечения. Здесь есть не менее очевидная проблема - человек должен нести систему жизнеобеспечения своим ходом и тем самым работать еще больше.

Я думаю, мы установили, что людей становится намного сложнее обслуживать, когда они пыхтят и пыхтят, не говоря уже о кислородной проблеме, вопрос в том, как эффективность сравнивается с электродвигателями? Опять же, было не так просто найти четкие ответы на этот вопрос, но вы можете посмотреть эту статью: http://physics.ucsd.edu/do-the-math/2011/11/mpg-of-a-human/

В этой статье и других источниках утверждается, что эффективность преобразования энергии пищи в кинетическую энергию у человека составляет около 25% (т.е. при езде на велосипеде). Это неблагоприятно по сравнению с двигателем внутреннего сгорания с КПД около 40% и очень неблагоприятно по сравнению с электродвигателем с КПД около 90%. В этом случае потерянная энергия превращается в тепло. Человек, производящий 250 ватт энергии, также производит 750 ватт тепла. Электродвигатель будет генерировать около 30 Вт тепла. К несчастью для человека, все это отработанное тепло — это то, от чего жизнеобеспечение должно избавиться с помощью радиаторов (тяжелых) и / или активного охлаждения (энергоемких).

Теперь давайте посмотрим на зарядку аккумулятора. Солнечные панели эффективны при преобразовании солнечного света в электричество примерно на 30% — это может быть выше или ниже, но 30% — это справедливое среднее значение, если предположить, что окружающая среда — это почти вакуум. Зарядка аккумуляторов может быть чрезвычайно эффективной - 80-90% для литиевых аккумуляторов. Таким образом, из захваченного солнечного света 30% x 90% x 90% = 24% становится механической энергией, приводящей двигатель в движение.

И давайте посмотрим на зарядку человека. Статья в Википедии об эффективности фотосинтеза довольно хороша. Подводя итог, можно сказать, что эффективность большинства сельскохозяйственных культур составляет 0,25-0,5% при производстве пищевой энергии. Это дало бы человеку ужасную эффективность 0,5% * 25% = 0,125%. Даже с действительно эффективными водорослями или чем-то еще мы все еще пытаемся преодолеть 5% эффективности.

Это выглядит очень плохо для человека, но, чтобы усугубить травму, солнечные панели можно просто бросить снаружи в жесткий вакуум. Растениям нужна целая собственная система жизнеобеспечения, вода, атмосфера, температура, удобрения - все это нужно регулировать.

TL;DR Транспортное средство с приводом от человека намного менее эффективно, чем электромобиль: от солнечного света до кинетической энергии, всего около 1% эффективности. Транспортные средства с приводом от человека могут быть оправданы в пределах биокупола, поскольку людям в любом случае нужны физические упражнения. Но в вакууме или враждебной атмосфере чрезмерные требования к жизнеобеспечению человека, выполняющего напряженные упражнения, сделают транспортные средства с приводом от человека гораздо менее практичными, чем электромобили.