风力发电机 听说火星上风很大，那祝融号可以用风力发电吗？
2021年5月22日，祝融号火星车安全驶离着陆平台，到达火星表面，开始巡视探测。在火面工作期间，火星车将按计划开展巡视区环境感知、火面移动和科学探测。
人要干活，就得好好吃饭。同样，要让火星车完成各种任务，就需要供给稳定的能量。那么，在探测火星期间，祝融号的能量来源是什么？火星上也刮风，祝融号能用风电吗？
文章插图
着陆火星后的祝融号艺术效果图
（图片来源：国家航天局）
航天器的能量来源
太阳能是绝大多数航天器进入太空后主要的能量来源。空间站和人造卫星等航天器一般都有一双光伏电池“翅膀”，通过将光能转化为电能，保障内部仪器设备的运转。由于太空不存在阴天、光线散射等情况，因此发电效率要比地球高得多，基本可以满足其内部的能源需求。
当然，太阳能也是绝大多数的火星车、月球车等空间探测器的能量来源，但并不是唯一的选择。为了保证可靠的性能，提供较大的功率，NASA好奇号火星车就利用核电池进行供电。
北京时间2月19日凌晨4时55分，“毅力号”（Perseverance）火星车不经变轨直接突入火星大气层，率先登陆火星地表，开启本轮火星探测的新阶段。不可否认的是，核电池能量密度极高，是星际旅行的最佳能源方案。在未来的深空探测计划中，核电池会发挥越来越大的作用。这辆尺寸和小型汽车相近的火星车是人类历史上第二个核动力火星探测器，所需能源全部由多任务同位素温差电源提供。
经过多年发展，美国同位素核电源技术已经相对成熟，预计在美国未来的深空任务中，同位素电源的使用会愈加频繁。但目前核电池的制造成本过于高昂，还会产生放射性废物，技术上还有极大的提升空间。因此，在未来很长一段时间内，太阳能电池仍旧是多数航天器的标准配置。
在深空中，航天器能依靠的只有太阳能与核能，但一旦登陆火星，对太阳能的利用就大打折扣了。由于火星的阳光密度低，并且存在长达半年的黑夜期。在这期间，太阳能电池完全无法发挥作用。而蓄电池储存能力有限，火星车只能休眠等待下一次的光照。此外，宇宙射线过强会导致太阳电池失效，阳光太弱则难以保证电力的稳定输出。有没有其他的能量来源供火星车利用呢？
火星丰富的风资源
不同于处于真空环境中的月球，火星具有大气层，主要是由二氧化碳（95.3%）、少量的氮气、氩气、氧气和水汽组成的。观测结果显示，由于缺少地磁场的保护，太阳风（来自太阳的高速粒子流）会在火星外层产生一个强电场，加速大气中带电离子逃逸至太空中，使得火星的大气层异常稀薄，而大气的存在意味着火星上会产生风。
2018年12月，NASA通过“洞察号”(InSight)火星车内部的探测仪器，意外地采集到了火星上风的“声音”，预计风速在每秒4.5-6.7米，人类的耳朵首次听到了地球之外的风声。此后的一段时间内，洞察号检测到的最强风力达到了28 m/s。
为什么火星上会刮风呢？本质上，风能是太阳能的一种间接表现形式，地面各个区域接收到太阳辐射强度存在差异，导致气体在温差和压强作用下产生流动，从而形成了风。由于大气和海洋的保温控温作用，地球的昼夜温差不大。与之相比，稀薄的大气使得火星的保温效果很差——受太阳烘烤的一面，温度在35℃左右，而背阴面可降到-70℃，冷热气体之间形成巨大的压力差导致了强风的产生。
可以在火星车上安装风力发电机吗？
火星上蕴含着丰富的风能资源，风力强劲，可以实现风力发电，但发电效率极低。其原因是火星的大气密度大约只有地球的1%，这意味着平均风速要接近于地球上的4.5倍才能产生相当的发电量。
直观来说，火星上的风力发电似乎毫无优势。不过，对依赖于光伏电池的火星车而言，风能虽然不能为火星车提供充足的电力，但在上面安装小型风力发电机，采用微风发电模式，将风能作为一种可靠的互补能源，可以让其在黑夜期或遭遇沙尘暴时，保证能源的供应。
文章插图
地球和火星上的风力机发电功率对比（红色：地球，黑色：火星）（图片来源：参考文献4）
2010年秋天，丹麦奥胡斯大学（Aarhus University）的科研人员在风洞“模拟器二号”（Simulator II）中模拟火星大气条件下工作的小型风力发电机，研究结果肯定了在火星上使用风能的可能性。
推荐阅读
- 感受器 虽然很有趣，但并不是每个人都听说过的7个冷知识
- 渣男 第一次听说“渣男”是褒义词，男子自我介绍刷新三观，金星无语！
- 事业 中国航天事业费钱、无用？听说过阿尔忒弥斯协议吗
- 说唱听我的 姜云升直播辟谣，面对“渣男”指控金句频出：听说唱蠢不到这一步
- 钢材市场 风力发电被欧美国家抵制，中国开始大力建造，果真属于垃圾电？
- 渊源 通古斯大爆炸都听说过，那么通古斯人呢东亚诸多民族与其有渊源！
- 奋斗青年罗小胖 成功拿到大厂offer，听说工作比较累，该留下來吗？
- 最新消息 通用电气开发新稳定系统 让未来浮动风力发电机乘风破浪
- 银行 不想血本无归，请远离这类“理财产品”，“保本保息”听说过吗？
- 汉口光达 军团菌 听说过没有？感染上可不得了！一定记得清洗空调哦！