Selon des scientifiques, l’énergie solaire surpasse l’énergie nucléaire pour alimenter les missions avec équipage vers Mars


Dans la bataille pour la production d’énergie interplanétaire, le photovoltaïque est sorti vainqueur.

NASA / JPL-Caltech

Les missions martiennes avec équipage font l’objet de toutes les attentions depuis quelques années. Mais d’abord, les leçons tirées du prochain programme Artemis seront impératives pour préparer les futurs voyages vers Mars. L’un d’entre eux consistera à mettre au point les systèmes d’alimentation en énergie, y compris ceux qui n’ont pas été testés sur la surface de la Lune, comme l’énergie nucléaire, qui permettront de soutenir les futures colonies.

Mais si nous vous disions que les missions avec équipage sur la planète rouge pourraient être alimentées par la récolte de l’énergie solaire ?

Des chercheurs de l’université de Californie, à Berkeley, ont publié un article dans la revue Frontiers in Astronomy and Space Sciences, dans lequel ils affirment qu’une expédition humaine vers Mars pourrait être alimentée par des systèmes d’énergie photovoltaïques, plutôt que par l’énergie nucléaire.

Comparaison de plusieurs options

Le concept n’est pas entièrement nouveau. En fait, la principale source d’énergie de certains rovers martiens de la NASA provient d’une matrice solaire à panneaux multiples. Ces panneaux solaires génèrent environ 140 watts d’énergie pendant quatre heures par sol, c’est-à-dire un jour martien.

Mais, au cours de la dernière décennie, on a supposé que l’énergie nucléaire serait une meilleure option que l’énergie solaire pour les missions humaines. Bien que les panneaux solaires aient fourni de l’énergie renouvelable dans l’espace, ils pourraient être inutiles dans des endroits qui ne reçoivent jamais de lumière. Il a également été avancé que les panneaux solaires pourraient avoir du mal à collecter suffisamment de lumière sur la surface poussiéreuse de Mars.

Cependant, dans l’étude actuelle, les chercheurs ont pesé les options – ils ont comparé différentes façons de produire de l’énergie. Les calculs ont observé la masse d’équipement nécessaire à transporter de la Terre à la surface martienne pour une mission de six personnes. Plus précisément, ils ont quantifié les exigences d’un système à propulsion nucléaire par rapport à différents dispositifs photovoltaïques et même photoélectrochimiques.

Des systèmes d’alimentation à base de photovoltaïque pratiques pour soutenir une mission avec équipage

La productivité des solutions à énergie solaire dépend de l’intensité solaire, de la température de surface et d’autres facteurs qui détermineraient l’emplacement optimal d’un avant-poste non nucléaire. Plusieurs facteurs ont été pris en compte, tels que l’absorption et la diffusion de la lumière dans l’atmosphère, qui affectent la quantité de rayonnement solaire à la surface de la planète.

Le choix s’est finalement porté sur un système photovoltaïque utilisant de l’hydrogène comprimé pour le stockage de l’énergie. La “masse transportée” d’un tel système est d’environ 8,3 tonnes, contre environ 9,5 tonnes pour l’énergie nucléaire à l’équateur. L’utilisation du système solaire devient moins durable plus près de l’équateur, avec plus de 22 tonnes, mais il est plus performant que l’énergie de fission sur environ 50 % de la surface martienne.

“Je pense que c’est une bonne chose que le résultat ait été divisé en deux parties égales”, a déclaré le co-auteur principal, Aaron Berliner, étudiant diplômé en bio-ingénierie au laboratoire Arkin de l’université de Berkeley. “Plus près de l’équateur, le solaire l’emporte ; plus près des pôles, le nucléaire l’emporte.”

Le système utilise l’électricité pour diviser les molécules d’eau afin de produire de l’hydrogène, qui peut être stocké dans des récipients pressurisés, puis ré-électrifié dans des piles à combustible pour produire de l’énergie.

Ils ont Mars en tête

L’hydrogène peut également être combiné à l’azote pour produire de l’ammoniac destiné aux engrais. Bien que des technologies comme l’électrolyse de l’eau pour produire de l’hydrogène et du carburant à base d’hydrogène soient moins courantes sur Terre, elles peuvent changer la donne pour l’occupation humaine de Mars.

“Le stockage de l’énergie de l’hydrogène comprimé entre également dans cette catégorie”, a déclaré le coauteur principal, Anthony Abel, étudiant en doctorat en génie chimique et biomoléculaire à l’université de Berkeley. “Pour le stockage de l’énergie à l’échelle du réseau, il n’est pas utilisé couramment, mais cela devrait changer au cours de la prochaine décennie.”

Abel et Berliner sont membres du Center for the Utilization of Biological Engineering in Space (CUBES), un projet qui développe des biotechnologies pour soutenir l’exploration spatiale.

“Maintenant que nous avons une idée de la quantité d’énergie disponible, nous pouvons commencer à relier cette disponibilité aux biotechnologies du CUBES”, a déclaré Berliner. “Nous espérons, à terme, construire un modèle complet du système, avec tous les composants inclus, que nous envisageons comme une aide à la planification d’une mission vers Mars, à l’évaluation des compromis, à l’identification des risques et à l’élaboration de stratégies d’atténuation, soit avant, soit pendant la mission.”

Lire aussi : Des scientifiques révèlent que la vitesse du son sur Mars est étrangement différente

Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche


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