Атмосфера на Марсе очень разреженная по сравнению с земной, ее плотность составляет всего около 1%, поэтому ветра там несут лишь порядка 1% силы ветра на Земле. По этой причине исследователи долгое время игнорировали энергию ветра как жизнеспособный источник энергии для миссий. Однако в последнее время ученые сосредоточились на создании ветряных турбин, способных работать в экстремальных условиях и извлекать энергию даже из слабых ветров. Разработки могут быть полезными при строительстве ветряных турбин на Марсе.
Энергия ветра на Марсе могла бы быть эффективнее других форм энергии. Например, количество энергии от Солнца меняется в течение дня, времени года и в зависимости от широты, а пыльные бури могут помешать ее работе. Ядерная энергетика может обеспечить непрерывный источник энергии, но сопряжена с такими рисками, как размещение радиоактивных материалов вблизи мест обитания человека и долгосрочное захоронение отходов.
После того, как аналитик по ветровым ресурсам Клара Сент-Мартин описала современные методы моделирования, используемые для обнаружения основных зон для ветряных турбин на Земле, она вместе с коллегами решила применить те же методы к глобальным моделям марсианского климата. Ученые подсчитали, сколько энергии могут генерировать четыре разных ветряных турбины на Марсе. К ним относятся машины промышленного масштаба, такие как Enercon E3 мощностью 300 киловатт с ротором диаметром 33 метра и Aeolos V мощностью 5 киловатт с ротором диаметром 4,5 метра.
Исследователи обнаружили, что марсианская энергия ветра достигает максимума ночью, что будет компенсировать цикличность выработки солнечной энергии. Энергия ветра сохраняла силу во время глобальных пыльных бурь и в зимние сезоны в полярных и средних широтах, когда солнечная энергия там наиболее слаба. Ученые смогли определить 13 крупных регионов со стабильными ветровыми ресурсами.
Из 50 предложенных марсианских посадочных площадок скорость ветра в 40 из них может обеспечить по крайней мере некоторую полезную энергию. На трех участках скорость ветра может генерировать 24 киловатта — достаточно для поддержки команды из шести человек — более 35% в год. В семи других зонах энергия ветра может обеспечить более 50% общей мощности, необходимой как в зимние месяцы, так и в пыльное время. Если энергия ветра нужна только для научных приборов, она может пригодиться еще для 30 объектов.
В сочетании с солнечными батареями ветряные турбины на Марсе могут увеличить время, в течение которого мощность превышает расчетные потребности миссии, примерно с 40% для одних солнечных батарей до более чем 60–90% при использовании энергии ветра на большей части поверхности Марса. Это означает, что некоторые интересные с научной точки зрения регионы, которые ранее были недоступны из-за ограничений по энергопотреблению, могут принять пилотируемые миссии за счет использования ветряных турбин.
