Бу изилдөө, Марс бетинде үзгүлтүксүз 24 кW электр геркошумчатирен алты кишилик божомолсал бир жашоо аймагы үчүн ен хафиф энергия системасынын ханги талапкер конуу аймактарынде курулабмененжегини изилдөөктадыр. Изилдөөчүлөр, NASA’нын адам катышкан Марс миссиялары үчүн даха мурун белирледиги аймактар арасындан 30° кузей менен 30° гүней енлемлери арасында булунан 23 тармакы инжелемиштир. Хер аймакнин күн нурлануусу жана 50 метре жогоркуликткошумчаи шамал жанармененри, чоң глобалдык чаң бороону йашанмайан Марс жылы 24 менен гүчлү чаң бороондорунын гөрүлдүгү Марс жылы 25 үчүн сааттык катары бааланган.

Енержи системи; үч кошулмалуу галлий арсенид фотовольтаикалык панелдер, шамал турбиналары жана батарея деполамасындан олушмактадыр. Генетикалык алгоритм; фотовольтаикалык тармакыны, турбиналарин жалпы шыпыруу аянтыны жана батарея сыйымдуулугуни, йылын хичбир саатинде жашоо аймагынын енержисиз калмамасы кошулуйла оптимизе етмиштир. Амач, Жерден Марска ташынмасы геркошумчаен жалпы систем күтлесини ен аза индирмкошумчатир.

Натыйжалар, Марстаки хер аймакнин шамал-гүнеш хибрит системи үчүн уйгун олмадыгыны гөстермиштир. Изилдөөчүлөр 23 аймакйи енержи ресурстарынын мевсимсел давранышына боюнча дөрт сыныфа айырмыштыр. Докуз Тйпе Д аймаксинде күн нурлануусу азалдыгында шамал енержисинин йүкселмеси, ики кайнторын бирбирини тамамламасыны сторламыштыр. Ажидалиа Планитиа, Хебрус Валлес жана Синус Меридиани бу тамамлайыжылыгын ен белиргин олдугу үч аймак катары өне чыкмыштыр.

Хем тоз бороондуу хем де бороонсуз йыллары каршылайажак систем салыштыруусында Ажидалиа Планитиа’даки шамал-күн-батарея системи 25.910,95 кг, йалнызжа фотовольтаикалык жана батареядан олушан систем исе 61.295,81 кг катары эсептелген. Бу, модель үчүнде %57,73 күтле азаюусына туура келет. Ошону менен бирге натыйжалар чыныгы Марс жабдыгы тестлерине дегил; ики Марс жылы, туруктуу 24 кW йүк, болжол менен компонент күтлелери жана Жер үчүн гелиштирилмиш турбина жанармененринин Марс кошулларына уйарланмасына дайанмактадыр.

Изилдөөнүн негизги суроосу недир?

Марска гөндермененжкошумча инсанлы бир бет үссүнүн энергия системасы, йалнызжа йетерли елкошумчатрик үретмкошумчале калмамалы; фырлатма аражынын сынырлы ташыма кубаттуулукси неденийле мүмкүн олдугунжа хафиф олмалыдыр. Марс бетине улаштырылмасы геркошумчаен хер илажана панел, турбина парчасы же батарея модульү миссия массасыни артырмактадыр.

Гүнеш енержиси Марс тапшырмалеринде йайгын бир сеченкошумчатир; бирок ики өнемли такти мкошумчаанизмасына сахиптир:

• Панел бетинде бирикен тоз, фотовольтаикалык дөнүшүм жанаримини убакытла дүшүрмкошумчатедир.
• Бөлгесел же глобалдык чаң бороондору, бете улашан күн нурлануусуны хафталар же айлар бойунжа азалтабилмкошумчатедир.

Изилдөөчүлөр, базы Марс аймактаринде чаң бороону сырасында шамал хызынын йүкселмесинин бу кайбы телафи едип едемейежегини инжелемиштир. Темел сору йалнызжа “Марста шамал енержиси үретмененбилир ми?” дегилдир. Асыл сору, белирли бир конуу аймагында шамалын гүнеш енержисини догру убакытда тамамлайарак жалпы панел, турбина жана батарея күтлесини азалтып азалтамайажторыдыр.

Ханги талапкер конуу аймактары инжеленди?

Изилдөө, 2015 йылында чыныгылештирмененн адам катышкан Марс миссиялары конуу аймагы чалыштайында өнермененн аймактарден төмөн жана орта енлемлерде булунан 23 тармакы маанилендирмиштир. Инжеленен аймактар; овалар, кратерлер, канйон системлери жана ар башка йүкселти кошулларына сахип бетлери камтууактадыр.

Фигура 5’те 23 тармак Марстын топографик харитасы үстүндө гөстерилмкошумчатедир. Бөлгелер йалнызжа ткошумча бир кытайа же бойлам аралыгына йыгылмамыш; гезегенин кошумчаватор чевресине жана 30° кузей–30° гүней кушторына дторылмыштыр. Бөйлеже ар башка мевсимсел ышыным жана шамал давранышларынын каршылаштырылмасы амачланмыштыр.

Изилдөөнын енержи анализине дâхил еттиги аймактар шунлардыр:

• Арам Жхаос, Ажидалиа Планитиа, Аполлинарис Сулжи жана Жолумбус Жратер,
• Жопратес Жхасма, Жерберус Фоссае, Жхрйсе Планитиа жана Фирсофф Жратер,
• Гале Жратер, Гусев Жратер, Хуйгенс Жратер жана Хйпанис Делта,
• Хадриажус Палус, Хебрус Валлес, МжЛаугхлин Жратер жана Мелас Жхасма,
• Меридиани Планум, Маwртх Валлис, Нежтарис Фоссае жана Ножтис Лабйринтхус,
• Синус Меридиани, Валлес Маринерис жана Зепхйриа Планум.

Бу аймактарин даха мурун адай катары сечилмиш олмасы, енержи бакымындан отоматик катары уйгун олдуклары дегенди билдирбейт. Изилдөө йалнызжа энергия системасынын массасыни маанилендирмкошумчате; конуу коопсуздугу, сууга жетүү, радиация, байланыш геометриясы, билимсел хедефлер жана беттик ташуу гиби дигер миссия критерийлерини ортак бир оптималдаштырууа дâхил етмемкошумчатедир.

Гүнеш енержиси насыл хесапланды?

Марс орбитасиндкошумчаи күн нурлануусу, Күн–Марс аралыгы жана Марстын орбитадкошумчаи конумуна бторлы катары эсептелген:

\[ G_{ob}=\frac{SR}{r^2}\frac{\left[1+e\cos(L_s-248)\right]^2}{(1-е^2)^2} \]

Бурада \(Г_{об}\), Марс орбитасиндкошумчаи күн нурлануусуны; \(SR\), 1367 W/м² катары алынан күн туруктуусуни; \(р\), 1,52 астрономик биримлик орточо орбита йарычапыны; \(е\), орбита эксцентриситетини жана \(Л_с\), Марстын Гүнеш борборлуу мезгилдик узундукыны көрсөтөт.

Йүзейе улашан ышыным исе гүнеш зенит бурчу, атмосфердкошумчаи чаңдын оптикалык тереңдиги жана бет альбедосу кулланыларак эсептелген:

\[ G_h=G_{ob}\cos z\frac{f(z,\tau,al)}{1-al} \]

\(Г_х\), бет ышынымыны; \(з\), зенит бурчуны; \(\tau\), чаңдын оптикалык тереңдигини; \(ал\), бет альбедосуну жана \(ф(з,\tau,ал)\), ышынымын атмосфердкошумчаи актарымыны темсил еден полином байланышсини көрсөтөт.

Тоз оптик деринлиги жанармененри Марс Жлимате Датабасе’ден алынмыштыр. Хер гүн үчүн күнүмдүк орточо чаңдын оптикалык тереңдиги кулланылмыш жана бу маанилерден 23 аймакнин жылдык сааттык бет ышынымы эсептелген.

Енлем гүнеш енержисини насыл дегиштирди?

Фигура 2, алты үлгү конумун бир Марс жылы бойунжа гүнлүк жалпы ышынымыны көрсөтөт. Екватора йакын ики үлгүте йыллык орточо гүнлүк жалпы маанилер болжол менен 3,75–3,81 катары рапорланыркен, 60° кузей жана 60° гүней үлгүлеринде болжол менен 1,58–1,79 деңгээлинде калмыштыр.

Йүкскошумча енлемлер йаз дөнеминде гүчлү ышыным алабилсе де кыш мевсиминде гүнешин төмөн йүкселме ачысы неденийле чок узун төмөн үретим дөнемлери олушмактадыр. Екватор чевресиндкошумчаи тармакларда исе чаң бороондору үретими азалтмасына ртормен йыл бойунжа узун мөөнөтли кутуп гежеси бензери тактмененр гөрүлмемкошумчатедир.

Изилдөөчүлөр ошондуктан даха кийинки оптималдаштырууу 30° кузей менен 30° гүней арасындаки аймактаре сынырландырмыштыр. Гүней йарымкүредкошумчаи йаз мевсиминин Марстын Гүнеш’е даха йакын олдугу орбита бөлүмүне денк гелмеси неденийле гүнейдкошумчаи базы тармакларын даха жогорку мевсимсел гүнеш кайнторына сахип олдугу билдирилген.

Гүнеш модельиндкошумчаи өнемли рапорлама тутарсызлыгы

Изилдөөнын гириш бөлүмүнде Марстын орбита эксцентриситети 0,0934 катары жанарилиркен күн нурлануусу модельинин диагнозтылдыгы бөлүмде \(е=0,0093\) йазылмыштыр. Бу ики маани арасында болжол менен он кат фарк бар. Текст, йыллык симуляцияда ханги мааниин кулланылдыгыны ачыкламамактадыр.

Йөрүнге дышборборлууги, Марс–Гүнеш узаклыгынын мевсимсел дегишимини жана долайысыйла ышыным хесабыны түздөн-түз аракетледиги үчүн бу йалнызжа йазым жагынан кичине бир сорун дегилдир. Симүласйон коду жана кулланылан там гириш досйалары пайлашылмадыгындан натыйжаларын ханги маани үстүндөн үретилдиги көз карандысыз катары денетленемемкошумчатедир.

Фигура 2’дкошумчаи чоңлүклер де “солар поwер денситй” катары адландырылмыш, факат кошумчасен бирими гүнлүк жалпы энергияйе каршылык гелен кWх/м² бичиминде жанарилмиштир. Ошондуктан графиклерде гүч йогунлугу менен гүнлүк энергия тыгыздыгы терминоложиси тутарлы кулланылмамыштыр.

Марс шамалындан үретмененбмененжкошумча енержи насыл модельленмиштир?

Шамалдан елде едмененбмененжкошумча гүч шу темел байланышйе дайанмактадыр:

\[ P_w=\frac{1}{2}\rho u^3 C_p A \]

\(\rho\), Марс атмосферинин йогунлугуну; \(у\), турбина хаб бийиктигиндкошумчаи шамал хызыны; \(Ж_п\), турбинаин шамал хызына бторлы гүч катсайысыны жана \(А\), роторун шыпыруу аянтыны көрсөтөт.

Шамал гүжү хызын күпүйле дегиштигинден, шамал хызындаки мевсимсел йүкселишлер төмөн атмосфер йогунлугуна ртормен маанилүү бир енержи өсүүы олуштурабилмкошумчатедир. Изилдөө, инженерия жагынан даха жогорку мунаралардын курулмасыны зор кабул едеркошумча 50 метре жогоркуликткошумчаи шамал жанармененрини кулланмыштыр.

Түрбин үретим ийриси үчүн Жер’даки Росс Ысланд шамал сантралинде кулланылдыгы белиртмененн Енержон Е33 модельи реферанс алынмыштыр. Шамал хызлары Марстын төмөн хава йогунлугуна боюнча тегизелтилмиш жана турбинаин башлама, номинал изилдөө жана дурма аймактарини ичерен гүч ийриси колдонулган.

Валлес Маринерис өрнеги не гөстерди?

Фигура 4, Валлес Маринерис’те чаң бороонуз MY24 жана глобалдык бороондуу MY25 үчүн гүнлүк жалпы шамал енержисини салыштырууктадыр. MY25’те болжол менен 350–500 сол аралыгында шамал үретим потансийелинин MY24’е боюнча белиргин бичимде йүкселдиги гөрүлмкошумчатедир.

Бу өсүү, күн нурлануусунын тоз неденийле азалдыгы дөнеме йакын чыныгылешмкошумчатедир. Шамалын йалнызжа йыллык жалпыынын жогорку олмасы дегил, гүнеш үретиминин төмөн олдугу убакытларда йүкселмеси систем күтлесини азалтабмененжкошумча тамамлайыжылыгы олуштурмактадыр.

Енержи системи ханги компоненттерден олушмактадыр?

Модел үч ана алт систем ичермкошумчатедир:

• Гүнеши излейен үч кошулмалуу галлий арсенид фотовольтаикалык панелдер,
• 50 метре хаб бийиктигинде чалышан шамал турбиналары,
• Үретим фазласыны деполайан жана ресурс ачыгыны каршылайан батареялар.

Йашам тармакынын елкошумчатрик талеби бүтүн йыл бойунжа туруктуу 24 кW катары кабул едилмиштир. Бу маани алты кишилик бир Марс бет жашоо аймагы үчүн изилдөөда кулланылан минимум мөөнөткли йүк божомолыдыр.

Фотовольтаикалык систем үчүн ханги кабуллер йапылды?

Фотовольтаикалык систем үчүн баштапкы дөнүшүм жанарими %30 олан үч кошулмалуу галлий арсенид ячейкалер сечилмиштир. Тоз бирикими неденийле жанаримин хер гүн болжол менен %0,3 азалдыгы кабул едилмиштир. Верим баштапкы мааниинин %80’ине дүштүгүнде панелдерин темизлендиги жана йениден %30 севийесине дөндүгү варсайылмыштыр.

Бу дөнгү орточо %27 дөнүшүм жанаримийле темсил едилмиштир. Панелдерин Күндү ээрчиген мкошумчаанизмалара жана тоза каршы жам корумайа сахип олдугу кабул едилмиш; Жер’дан ташылуучу фотовольтаикалык систем күтлеси 15 кг/м² катары алынмыштыр.

Изилдөө, темизлигин ханги енержи, кошумчаипман, инсан емеги же сарф малземесийле йапылажторыны айрыжа модельлемемкошумчатедир. Такип мкошумчаанизмасынын арыза оласылыгы жана Марс тозунун оптик, мкошумчааник же елкошумчатростатик аракетлери де йыллык күтле оптималдаштыруууна айры өзгөрмөлер катары кошумчаленмемиштир.

Шамал системи күтлеси насыл тахмин едилди?

Түрбин күтле модельинде мунаралардын Марс бетинде жергиликтүү материалйле үретмененбмененжеги варсайылмыштыр. Канатлар, ротор, насел жана женератөрүн исе Жер’дан ташынмасы керек.

Күтле катсайысы, болжол менен 6000 м² шыпыруу аянты жана 76.000 кг үст йапы күтлеси жанармененн Голдwинд 87/1500 турбинаинден түретилмиштир. Даха хафиф көмүртек буласы малземе кулланымыйла %30 күтле азаюусы кабул едилмиш жана ташылуучу турбина күтлеси 9 кг/м² шыпыруу аянты катары белирленмиштир.

Бурада перформанс ийриси Енержон Е33’е, күтле масштаблемеси исе ар башка бир чоң кара турбинаине дайанмактадыр. Марска өзел ротор геометриси, төмөн Рейнолдс саны, канат бекемдиги, чаңдан жешилүү, майлоо, төмөн температурадагы материал жүрүм-туруму жана турбина курулум системи модельленмемиштир. Ошондуктан 9 кг/м² маании айрынтылы Марс турбинаи тасарымындан дегил, алдын ала дизайн масштаблемесинден гелмкошумчатедир.

Батарея системи насыл темсил едилди?

Батареялар үчүн өзгүл енержи 300 Wх/кг катары кабул едилмиштир. Буна боюнча хер 1 кWх кубаттуулук 3,33 кг учуруу массасы олуштурмактадыр. Йашам тармакынын 24 саат бойунжа йалнызжа батареяйла изилдөөсы болжол менен 576 кWх енержи геркошумчатирир; изилдөө буну болжол менен 600 кWх жана 2000 кг батарея катары йуварламактадыр.

Модел ачыкламасында батареянын сааттык энергия балансы кулланылдыгы белиртилсе де ашторыдаки унсурлар ачык денклемлер жана там параметрелерле билдирилген эмес:

• Шарж жана разряд жанаримлери,
• Азами заряд жана разряд гүжү,
• Изин жанармененн минимум жана максимум толуу абалы,
• Башлангыч жана йыл сону долулук кошулу,
• Дүшүк сыжаклыгын кубаттуулук жана гүч үстүндөки таасири,
• Чеврим йашланмасы жана тапшырма мөөнөтси бойунжа кубаттуулук кайбы.

Долулук абалунун узун мөөнөт %10’ун астында калмасы хâлинде кошумча жаза уйгуландыгы билдирилген; бирок “узун мөөнөт” ешигинин кач саат олдугу жана жазанын математикалык чоңлүгү түшүндүрүлгөн эмес.

Топлам учуруу массасы насыл түзүлгөн?

Таблица 1’де жанармененн компонент катсайыларына боюнча максат функциясындаки темел систем күтлеси шу бичимде ифаде едмененбилир:

\[ M_{\mathrm{toplam}}=15A_{\mathrm{PV}}+9A_{\mathrm{rüzgâr}}+3{,}33E_{\mathrm{batarya}} \]

\(А_{\mathrm{PV}}\), фотовольтаикалык тармакыны м²; \(А_{\mathrm{rüzgâr}}\), жалпы ротор шыпыруу аянтыны м²; \(Е_{\mathrm{batarya}}\), батарея сыйымдуулугуни кWх жинсинден көрсөтөт.

Бу жалпы, изилдөөда диагнозмланан панел, турбина үст йапысы жана батарея күтлесидир. Каблолама, күч электроникасы, инверторлор, бөлүштүрүү панелдери, запас бөлүктөр, орнотуу роботтору, турбина фундаменттери, жергиликтүү мунара үретим тесиси, термалык көзөмөл жана радиациядан коргоо үчүн айры күтле калемлери билдирилген эмес.

Генетикалык алгоритм ханги өзгөрмөлери оптимизе етти?

Хер генетикалык алгоритм бирейи үч чыныгы сайыдан олушмактадыр:

• Фотовольтаикалык тармакы: \(А_{\mathrm{PV}}\in[0,3000]\) м²,
• Шамал турбинаи шыпыруу аянты: \(А_w\in[0,3000]\) м²,
• Батарея кубаттуулукси: \(Е_{\mathrm{batt}}\in[0,1000]\) кWх.

Хер адай систем, сааттык гүнеш жана шамал жанармененрийле йыллык симуляцияа сокулмуштур. Йенмененнебилир үретимин йүкү каршылайамадыгы жана батареянын бошалдыгы херханги бир убакыт кадамында системе \(10^{10}\) чоңлүгүнде жаза колдонулган:

\[ \mathrm{Fitness}=M_{\mathrm{toplam}}+\mathrm{Penalty} \]

\[ \mathrm{Penalty}=10^{10}\quad\text{enerji arzı başarısızsa} \]

Бөйлеже алгоритм төмөн күтлели факат жашоо аймагыны енержисиз быракан тасарымлары чөзүм күмесинден узаклаштырмыштыр.

Генетикалык алгоритмнын айарлары

Изилдөө генетикалык алгоритмйы бирден фазла кокус сеедла ткошумчарарламамыш; ен ийи чөзүмүн орточосыны, стандарттык четтөөсыны же ишеним аралыгыны рапорламамыштыр. Башка оптималдаштыруу ыкмалерийле салыштыруу жана чечим өзгөрмөлери үчүн хассасийет анализи де сунушталган эмес.

MY24 жана MY25 неден бирге инжеленди?

Марс жылы 24, глобалдык масштабте чоң чаң бороонунын булунмадыгы темсилî йыл; Марс жылы 25 исе гүчлү чаң бороондорунын йашандыгы темсилî йыл катары сечилмиштир.

Фигура 7’де чаң бороону мевсими үчүн ики йылын глобалдык гүнлүк ышыным хариталары каршылаштырылмактадыр. MY25 харитасында өзелликле төмөн жана орта енлемлерде бете улашан ышынымын MY24’е боюнча белиргин фигураде азалдыгы гөрүлмкошумчатедир.

Хер аймак мурун ики йыл үчүн айры айры оптимизе едилмиш, ардындан ен ийи гөрүлен алты Тйпе Д аймаксинде ошол эле системин хем MY24 хем де MY25’и каршыламасы истенеркошумча йалнызжа фотовольтаика-батарея системийле салыштырылган.

Дөрт енержи аймакси сыныфы не анлама гелийор?

Тйпе А аймактаринде неден шамал кулланылмады?

Жолумбус Жратер жана Нежтарис Фоссае гиби гүнейдкошумчаи Тйпе А тармакларында ен төмөн гүнеш үретими гүней йарымкүре кышында чыныгылешмкошумчатедир. Бу дөнемде шамал үретими йетерли деңгээлде йүкселмемкошумчатедир.

MY25 чаң бороондору гүней йазындаки гүнеш үретимини дүшүрсе де үретим чогу убакыт кышын гөрүлен асгари севийенин алтына инсультмкошумчатедир. Систем затен кыш кошулуна боюнча бойутландырылдыгы үчүн илажана шамал турбинасы кошумчалемкошумча йыллык гүжананлиги артырмадан күтлейи йүкселтмкошумчатедир.

Тйпе Б аймактаринде чаң бороондору неден чоң күтле өсүүы олуштурду?

Жопратес Жхасма жана Мелас Жхасма үлгүлеринде нормал йылда кошумчаватора йакын конум сайесинде гүчлү жана түзүлүшли гүнеш үретими бар. Ошондуктан MY24 үчүн ниспетен кичине фотовольтаикалык системлер йетерлидир.

MY25’те гүнеш үретими гүчлү бичимде дүштүгүнде шамал ошол эле өлчүде йүкселмемиштир. Енержи ачыгыны каршыламанын темел йолу даха фазла фотовольтаикалык тармак жана деполама курмак олмуштур. Өрнегин Мелас Жхасма үчүн хесапланан систем күтлеси MY24’те 16.012,59 кг икен MY25’те 29.329,29 кг’а чыкмыштыр.

Тйпе Ж аймактари неден зайыф кабул едилди?

Жерберус Фоссае жана Жхрйсе Планитиа графиклеринде, гүнеш енержисинин ен төмөн олдугу убакытларда шамалын ачыгы йетерли өлчүде капатмадыгы гөрүлмкошумчатедир. Базы дөнемлерде ики ресурс ошол эле анда зайыфламактадыр.

Бу еш убакытлы дүшүш, даха чоң панел тармакы, даха чоң турбина тармакы же даха жогорку батарея сыйымдуулугу геркошумчатирмкошумчатедир. Жхрйсе Планитиа’нын MY25 системи 42.087,28 кг, Арам Жхаос’ун системи 41.493,21 кг жана Фирсофф Жратер’ын системи 39.970,92 кг катары эсептелген.

Бу натыйжалар аймактарин инсанлы тапшырмалер үчүн бүтүнүйле уйгун олмадыгыны канытламаз. Йалнызжа изилдөөнын компонент божомолдоры жана 24 кW туруктуу йүкү астында гүнеш-шамал-батарея күтлесинин дигер базы адайлардан даха жогорку олдугуну гөстерир.

Тйпе Д аймактаринде толуктоочулук насыл олушту?

Фигура 11’де Хебрус Валлес жана Синус Меридиани үчүн гүнеш менен шамал убакыт сермененри гөстерилмкошумчатедир. MY25’те гүнеш ийрисинин белиргин фигураде дүштүгү болжол менен 350–550 сол дөнеминде шамал үретиминин йүкселмеси диккат чкошумчамкошумчатедир.

Бу каршыт убакытлама сайесинде шамал турбиналары йалнызжа йыллык енержи жалпыына каткы жанармемкошумчате; фотовольтаикалык системин ен зайыф олдугу критикалык саатлерде үретим сторламактадыр. Натыйжа катары даха аз фотовольтаикалык тармак жана даха кичине батарея системийле мөөнөткли 24 кW арз корунабилмкошумчатедир.

MY24 үчүн ен төмөн күтле ханги аймакде булунду?

Тоз бороонсуз MY24 үчүн ен төмөн айры йыллык систем күтлеси Ножтис Лабйринтхус’та 14.167,52 кг катары эсептелген. Систем күтлесинин болжол менен %84,6’сы фотовольтаикалык, %6,1’и шамал жана %9,3’ү батареядан олушмуштур.

Мелас Жхасма 16.012,59 кг, Жопратес Жхасма 16.110,80 кг, Синус Меридиани 16.224,84 кг жана Хуйгенс Жратер 16.546,59 кг менен дигер төмөн күтлели натыйжалар арасында йер алмыштыр.

Анжак йалнызжа MY24’е боюнча сечим йапмак, глобалдык чаң бороону чыныгылештигинде жашоо аймагыны йетерсиз быракабмененжкошумча бир систем олуштурабилир. Ошондуктан акыркы маанилендирме ики йылы бирге каршылайан системлер үстүндөн йапылмыштыр.

MY25’те ханги аймактар өне чыкты?

Тоз бороондуу MY25 үчүн ен төмөн айры йыллык систем күтлеси Хебрус Валлес’те 21.720,20 кг’дыр. Күтленин %47,2’си фотовольтаикалык, %43,5’и шамал жана %9,2’си батареядыр.

Дигер төмөн күтлели MY25 натыйжалары шөйледир:

Изилдөөда MY25’те ен төмөн күтлейи жанарен илк беш системин тамамында шамал компоненти булундугу вургуланмыштыр. Ошону менен бирге Хадриажус Палус’таки шамал пайы йалнызжа %5,6 олдугундан хер хибрит системде шамалын ошол эле дережеде белирлейижи олдугу сөйленемез.

Ики йылы бирге каршылайан системлер насыл каршылаштырылды?

Изилдөөчүлөр ен ийи гөрүлен алты Тйпе Д тармакында ики айры систем хесапламыштыр:

• П-W-Б: Фотовольтаикалык, шамал жана батарея,
• П-Б: Йалнызжа фотовольтаикалык жана батарея.

Хер ики систем де хем MY24’ү хем де MY25’и тактисиз 24 кW гүчле каршылайажак фигураде бойутландырылмыштыр.

Ажидалиа Планитиа ен чоң катышсал күтле казанжыны сторламыштыр. Анжак ен хафиф мутлак систем Хебрус Валлес’те эсептелген. Синус Меридиани исе хем төмөн жалпы күтле хем де гүчлү шамал-гүнеш тамамлайыжылыгы гөстермиштир.

Ажидалиа Планитиа’да %57,73 азаюу неден олушту?

Ажидалиа Планитиа’да йалнызжа фотовольтаика-батарея системи кулланылдыгында күтленин %93,3’ү фотовольтаикалык, %6,7’си батареядан олушмактадыр. Тоз фыртынасыны йалнызжа даха фазла панелле каршыламак үчүн чок чоң бир панел тармакы керек.

Хибрит системде күтленин %48,5’и фотовольтаикалык, %43,4’ү шамал жана %8,1’и батареядыр. Шамал системи өнемли бир кошумча күтле гетирсе де фыртына дөнеминде үретим йаптыгы үчүн геркошумчали фотовольтаикалык тармакындаки дүшүш чок даха чоң олмуштур.

%57,73 маании чыныгы тапшырмаде өлчүлмүш бир тасарруф дегилдир. Изилдөөнын 15 кг/м² фотовольтаикалык, 9 кг/м² турбина жана 3,33 кг/кWх батарея катсайыларыйла курдугу алдын ала дизайн модели үчүндкошумчаи салыштыруудыр.

Хебрус Валлес неден ен төмөн мутлак күтлейи жанарди?

Хебрус Валлес үчүн ики йылы каршылайан хибрит систем 22.693,18 кг’дыр. Бунун %47,4’ү фотовольтаикалык, %46,0’ы шамал жана %6,5’и батареядыр. Гүнеш жана шамалын күтле пайларынын бирбирине йакын олмасы, ики кайнторын систем үчүнде денгели рол үстлендигини көрсөтөт.

Йалныз фотовольтаика-батарея сеченегинин күтлеси 46.207,64 кг’дыр. Таблица маанилеринден хесапландыгында хибрит систем болжол менен %50,89 даха хафифтир.

Синус Меридиани’нин авантажы недир?

Синус Меридиани’де MY24 сырасында фотовольтаикалык үретим чогу убакыт жүгү каршылайабмененжкошумча деңгээлдедир. Анжак MY25 чаң бороонунда гүнеш дүшэрте шамал кескин бичимде йүкселмкошумчатедир.

Ики йылы камтыган хибрит систем 23.357,50 кг, фотовольтаика-батарея системи 37.794,56 кг’дыр. Хесапланан азаюу болжол менен %38,20’дир. Хибрит систем күтлесинин %51,7’си фотовольтаикалык, %38,3’ү шамал жана %10’у батареядыр.

Изилдөө эмнени колдойт?

• Марс бетиндеки гүнеш жана шамал ресурстарынын йалнызжа миктары дегил, мевсимсел убакытламасы да энергия системасынын массасыни белирлемкошумчатедир.
• Тоз фыртыналары сырасында шамал үретиминин йүкселдиги аймактарде хибрит системлер даха кичине фотовольтаикалык тармак жана деполамайла үзгүлтүксүз кубат сторлайабилмкошумчатедир.
• 23 адай тармакын энергия жүрүм-туруму ткошумча бир жографи куралла ачыкланамамакта; аймакйе өзгү сааттык жанари керек.
• Изилдөөнын божомолдоры астында тканьз Тйпе Д тармакында шамал-гүнеш хибрит систем күтлейи азалтмыштыр.
• Ажидалиа Планитиа, Хебрус Валлес жана Синус Меридиани хибрит систем авантажынын ен гүчлү олдугу аймактар катары белирленмиштир.
• Ажидалиа Планитиа’да хибрит систем, йалнызжа фотовольтаика-батарея системине боюнча %57,73 даха төмөн хесапланан учуруу массасы үретмиштир.

Изилдөө нейи гөстермемкошумчатедир?

• Бу аймактарин бүтүн миссия критерийлери бакымындан ен ийи Марс иниш тармаклары олдугу гөстерилмемиштир.
• Марста чыныгы бир шамал турбинасы же хибрит энергия системасы чалыштырылмамыштыр.
• Енержон Е33 турбинаинин Марс атмосферинде ошол эле гүч ийрисини сторлайажторы экспериментсел катары ырасталган эмес.
• Түрбин мунаралардынин Марс малземелерийле гүжананли жана төмөн күтлели бичимде үретмененбмененжеги гөстерилмемиштир.
• Батареяларын Марс температураларында 300 Wх/кг өзгүл енержийи коруйажторы канытланмамыштыр.
• %57,73 азаюу бүтүн донаным, курулум, резервдүүлүк жана бакым күтлелерини ичерен учууга даяр систем салыштыруусы дегилдир.
• Йалнызжа MY24 жана MY25’ин кулланылмасы, бүтүн гележкошумчаткошумчаи чаң бороону жана иклим өзгөрмөлигини камтууаз.
• Генетикалык алгоритмнын булдугу чөзүмлер үчүн математикалык глобалдык оптимум гарантиси сунушталган эмес.

Түркия жагынан ыкмасел маании

Изилдөөнын Түркия жагынан түздөн-түз маании, белирли бир Марс аймаксинин сечилмесинден чок энергия системасы тасарым ыкмаидир. Айны йаклашым; гүнеш, шамал жана батарея ресурстарынын йалнызжа йыллык үретимини дегил, ен көтү кошуллардаки убакыт уйумуну диккате тармак микротармак планламаларына колдонууга мүмкүн.

Түркияда бу ыкма ашторыдаки тармакларда уйарланабилир:

• Депрем кийинкинда өз алдынча ишсы геркошумчаен кечижи йашам тармаклары,
• Шебкошумчаеден узак сыныр, маден, хаберлешме жана гөзлем истасйонлары,
• Адалар жана кырсал аймактар үчүн шамал-күн-батарея микротармактари,
• Йангын, фыртына же узун мөөнөтли елкошумчатрик тактисине дайаныклы критикалык тесислер,
• Түркия’нин Ай жана Марс изилдөө програмларына багытелик бет энергия системасы алдын ала дизайнлары.

Йерел колдонмода генетикалык алгоритмнын максат функциясына йалнызжа илк курулум күтлеси же чыгыми дегил; бакым, арыза оласылыгы, йакыт ложистиги, батарея өмрү, резервдүүлүк, күч электроникасы, мевсимсел талеп жана иклим белирсизлиги де кошумчаленмелидир.

Изилдөөнүн методу жана жыйынтыктары

Изилдөө дизайнынын ткошумчаник өзети

Ен өнемли сандык натыйжалар

• 23 аймакнин тканьзу шамал-гүнеш тамамлайыжылыгынын булундугу Тйпе Д катары классификацияланган.
• MY24 үчүн ен төмөн айры йыллык систем күтлеси Ножтис Лабйринтхус’та 14.167,52 кг’дыр.
• MY25 үчүн ен төмөн айры йыллык систем күтлеси Хебрус Валлес’те 21.720,20 кг’дыр.
• Ики йылы каршылайан Хебрус Валлес хибрит системи 22.693,18 кг’дыр.
• Ики йылы каршылайан Синус Меридиани хибрит системи 23.357,50 кг’дыр.
• Ажидалиа Планитиа хибрит системи 25.910,95 кг, фотовольтаика-батарея системи 61.295,81 кг’дыр.
• Ажидалиа Планитиа’даки модель ичи күтле азаюусы %57,73’түр.
• Хебрус Валлес’те таблица маанилеринден хесапланан азаюу болжол менен %50,89’дур.
• Синус Меридиани’де таблица маанилеринден хесапланан азаюу болжол менен %38,20’дир.

Фигура жана таблица маанилендирмеси

Изилдөөнүн күчтүү жактары

• Ткошумча бир орточо иклим йылы йерине бороондуу жана бороонсуз ики зыт Марс жылы бааланган.
• Гүнеш жана шамал ресурстары сааттык чөзүнүрлүкте йыллык энергия балансы үчүнде бирлештирилмиштир.
• 23 адай аймак ошол эле компонент жана йүк божомолдорыйла салыштырылган.
• Топлам йыллык енержи йерине критикалык мезгиллердкошумчаи ресурс толуктоочулугу изилденген.
• Фотовольтаикалык тармакы, ротор тармакы жана батарея сыйымдуулугу еш убакытлы оптималдаштырылган.
• Енержи ачыгы олуштуран системлер торыр жаза менен чөзүм күмесинден чыкарылмыштыр.
• Хибрит систем, ошол эле ики йылы каршылайан фотовольтаика-батарея реферансыйла салыштырылган.
• Бөлге классификациясы убакыт сермененри жана систем күтлелерийле бирге йорумланмыштыр.

Изилдөөнын чектөөлөры

• Изилдөө рецензиядан өтө электир.
• Йалнызжа ики Марс жылы колдонулган; узун дөнем иклим белирсизлиги үлгүленмемиштир.
• Марстын орбита эксцентриситети текстде 0,0934 жана 0,0093 катары ики ар башка бичимде жанарилмиштир.
• Симүласйонда ханги дышборборлуук мааниинин кулланылдыгы белиртилмемиштир.
• Гүнлүк энергия тыгыздыгы менен гүч йогунлугу теримлери жана биримлери базы графиклерде карыштырылмыштыр.
• Батарея энергия балансы жана заряд-разряд чектөөлөры там денклемлерле түшүндүрүлгөн эмес.
• Дүшүк SOC жазасынын мөөнөтси жана катсайысы берилген эмес.
• Енержон Е33 перформанс ийриси менен ар башка бир кара турбинаинден түретмененн күтле модельи бирге колдонулган.
• Марс атмосферине өзгү турбина аеродинамиги жана мкошумчааник тасарым ырасталган эмес.
• Түрбин мунаралардынин Марста жергиликтүү катары үретмененжеги варсайылмыш; үретим алтйапысынын күтлеси хесаба катылмамыштыр.
• Гүч елкошумчатрониги, каблолар, фундаменттер, термалык көзөмөл, бакым арачлары жана запас бөлүктөр айры күтле калемлери дегилдир.
• Фотовольтаикалык такип системлеринин енержи түкетими жана гүжананилирлиги модельленмемиштир.
• Батареяларда төмөн температура, радиация, йашланма жана кубаттуулук кайбы маанилендирилмемиштир.
• Йүк бүтүн йыл 24 кW туруктуу кабул едилмиштир; тапшырма фазлары жана тепе гүчлер жок.
• Ткошумча ката толерансы, йедкошумча турбина, йедкошумча панел же коопсуздук маржасы ачыкча кошумчаленмемиштир.
• Генетикалык алгоритм натыйжалары чоклу кокус сееддерла ткошумчарарланмамыштыр.
• Йакынсама графиги, сонуч дторылымы жана башка оптималдаштыруу ыкмалерийле салыштыруу жок.
• Симүласйон коду жана ишленмиш сааттык жанари сети ачык бир аршивде пайлашылмамыштыр.

Ыкмасел йорум сыныры

Натыйжалар, белирли компонент күтле катсайылары астында енержи кайнторы убакытламасынын систем бойутуна таасирини көрсөтөт. Бир аймакнин хибрит системле даха хафиф чыкмасы, о аймакде чыныгы бир Марс үссүнүн мутлака курулмасы геркошумчатигини гөстермез.

Бензер фигураде %57,73 маании учууга даяр ики энергия системасынын айрынтылы инженерия күтле салыштыруусы дегилдир. Түрбин жана фотовольтаикалык алт системлеринин изилдөөда хесаба катылмайан кошумчаипманлары кошумчалендигинде мутлак күтлелер жана систем сыраламасы дегишебилир.

Булак жана метод эскертмеси

• Изилдөөнын там өзгүн ады: Ландинг сите сележтион фор маннед Марс еxплоратион жонсидеринг ин-ситу енергй жонжанарсион анд стораге
• Авторлор жана сыралары: Зийан Лиу; Конгфу Ху; Wенган Sun; Xиансхенг Ли; Хаийи Xие; Qилианг Wанг; Бин Зхао; Ганг Пеи
• Еш каткы же еш биринчи йазарлык: Белиртилмемиштир.
• Жооптуу автор: Ганг Пеи
• Жооптуу автор е-постасы: peigang@ustc.edu.cn
• Мекеме 1: Департмент оф Тхермал Сжиенже анд Енергй Енгинееринг, Унижанарситй оф Сжиенже анд Тежхнологй оф Жхина, Хефеи, Кытай
• Мекеме 2: Дееп Спаже Еxплоратион Лабораторй, Хефеи, Кытай
• DOI: 10.2139/ссрн.6964502
• Жарыялоо платформасы: SSRN
• Жарыялоо жылы: 2026
• Булак түрү: Марс иклим жанармененри, энергия системасы симуляцияу жана генетикалык алгоритм оптималдаштыруууна дайанан эсептөөчү инженерия препринти
• Рецензия абалы: Изилдөө рецензиядан өтө электир.
• Хакемли дерги: Кабул едилмиш же йайымланмыш бир хакемли дерги ады белиртилмемиштир.
• Өзгүн йайыневи: Уйгуланамаз. Инжеленен сүрүм хакемли дерги йайыны дегил, SSRN препринтидир.
• Ресмî SSRN байланышсы:SSRN изилдөө сайфасы
• DOI байланышсы:10.2139/ссрн.6964502

Изилдөө, Натионал Натурал Сжиенже Фоундатион оф Жхина тарафындан 52130601 нумаралы десткошумча алкагында жана USTC Жоинт Ресеаржх Жентер фор Мулти-енергй Жомплементатион анд Жонжанарсион дестегийле йүрүтүлмүштүр.

Автор каткы роллери, ачык бир кызыкчылыктар кагылышы бейаны, жанари кулланылабилирлиги бөлүмү жана ресурс коду байланышсы инжеленен сүрүмде йер алмамактадыр. Марс Жлимате Датабасе кулланылдыгы белиртилмиш; бирок 23 аймак үчүн ишленен сааттык гириш досйалары, оптималдаштыруу коду жана генетикалык алгоритмнын кокус сееддеры ачык бир йениден үретим пакети катары сунушталган эмес.

Бу Түркче ачыклама; изилдөөнын там метни, гүнеш жана шамал денклемлери, 23 аймакйи гөстерен Марс харитасы, генетикалык алгоритм шемасы, ресурс убакыт катарлары, үч сонуч таблицасу жана аймак классификациялары инжеленеркошумча хазырланмыштыр. Билимсел ичерик йалнызжа инжеленен изилдөөйа дайанмактадыр. Дыш ресурстар йалнызжа башлык, авторлор, DOI, мекеме, платформ жана йайын абалунун библийографик догруланмасы үчүн колдонулган.

Изилдөөнын негизги табылгалары чыныгы Марс бетинде өлчүлмүш систем перформансы дегилдир. Натыйжалар; MY24 жана MY25 иклим гирдмененри, 24 кW туруктуу йүк, %27 орточо фотовольтаикалык жанарим, 15 кг/м² фотовольтаикалык күтлеси, 9 кг/м² турбина күтлеси жана 300 Wх/кг батареянын өздүк энергиясы божомолдорына дайанмактадыр. Ошондуктан изилдөө, учууга даяр энергия системасынын дизайны дегил; конуу аймагы менен энергия системасы архитектурасинин бирге маанилендирилмесине багытелик бир алдын ала дизайн жана чечим десткошумча изилдөөсыдыр.