Колония на Марсе: ученые НАСА придумали, как сделать воздух пригодным для дыхания из рассола
Анатолий Шуклецов - 02.12.20 (обновлено 02.12.20) НАСА планирует высадить экипаж на Луну к 2024 году, а затем на Марс, возможно, в 2030-х годах. Однажды в обоих мирах у нас будут базы с постоянным экипажем. В отличие от первоначальных краткосрочных визитов, долгосрочные базы должны быть самодостаточными по как можно большему числу предметов первой необходимости.
Подготовка к использованию ресурсов на месте (ISRU), которая может помочь в строительстве и поддержании лунной базы, была посвящена большим исследованиям. Теперь аналогичные идеи для Марса догоняют новое исследование, опубликованное в PNAS, предлагающее способ использования рассола (соленой воды), обнаруженного на Марсе, для создания пригодного для дыхания воздуха и топлива.
Фото: https://www.abadikini.com/
Одна из основных проблем с ресурсами – как обеспечить экипаж марсианской базы кислородом, чтобы он мог дышать. У Марса только тонкая атмосфера с поверхностным давлением менее одной сотой земного. Хуже того, это 96% углекислого газа и всего около 0,1% кислорода. Атмосфера Земли на 21% состоит из кислорода.
Цель MOXIE – продемонстрировать, что кислород может быть получен из углекислого газа в атмосфере Марса, используя электричество, чтобы разделить его на смесь кислорода и окиси углерода с помощью процесса, называемого электролизом. Если это сработает, как ожидается, кислород можно будет собрать и использовать, чтобы дать колонистам чем-нибудь дышать, или в качестве компонента топлива. Окись углерода будет нежелательной и будет выброшена обратно в марсианскую атмосферу.
Кислород из марсианской рапы
Однако появился новый способ, при котором для производства того же количества кислорода потребляется в 25 раз меньше электроэнергии. Независимо от того, используете ли вы солнечные элементы или радиоактивный источник для выработки электроэнергии, доступная мощность ограничена, поэтому это важное преимущество.
В новом исследовании команда из Вашингтонского университета в США демонстрирует, как можно эффективно использовать электролиз для одновременного получения кислорода и водорода из рассола. Оказывается, довольно легко разделить водный компонент рассола на кислород и водород с помощью электролиза. Это может показаться экзотическим, но перхлорат магния – это то, из чего, по-видимому, состоит соленая вода на поверхности Марса и вблизи нее, как видно, например, когда капли жидкости появились на опорах спускаемого аппарата НАСА Phoenix, который приземлился на крайнем севере Марса в 2008 году. Марсоход Curiosity также обнаружил следы рассола перхлората кальция к югу от марсианского экватора.
Соли перхлоратов хорошо поглощают воду из самой сухой атмосферы, отсюда и капли на ногах посадочного модуля Phoenix. Они могут снизить температуру замерзания жидкости до –70 °C, что предотвращает замерзание концентрированных перхлоратных рассолов даже при низких температурах поверхности Марса. Есть места, где появление темных влажных полос считается сезонным выходом рассола на поверхность.
Фото: https://helionews.ru/
Новое исследование утверждает, что если вы приземлитесь там, где есть рассол, вы сможете производить столько кислорода, сколько захотите – при условии, что у вас неограниченное количество рассола и энергии. Прорыв в эффективности электролиза перхлоратного солевого раствора связан с составлением электрода, производящего кислород. Для этого в исследовании использовался ряд минералов под названием пирохлор, в данном случае состоящий из оксида свинца и рутения. Пирохлоры имеют широкий спектр технологических применений, в том числе, как в данном случае, в качестве «электрокатализатора» для ускорения и облегчения электролиза.
Практические варианты
Еще неизвестно, окажется ли электролиз марсианского углекислого газа методом MOXIE или электролиз марсианских рассолов с использованием пирохлора более практичным способом получения кислорода на Марсе. Водород от электролиза рассола – это бонус, который нельзя получить при электролизе углекислого газа, и, как указывается в исследовании, его можно использовать в качестве ракетного топлива. На самом деле, если вы хотите это сделать, вам нужно будет использовать кислород в качестве дополнительного компонента топлива. Но, по крайней мере, это дает вам выбор: дышать кислородом или использовать его в топливной смеси водород-кислород.
Ни один из вариантов не будет доступен в течение нескольких месяцев путешествия на Марс и обратно, для которого необходимо будет найти решения по переработке, как сегодня на Международной космической станции. Это также было бы важно на поверхности Марса. Конечно, есть еще один способ пополнить запас кислорода – выращивать растения на базе Марса. Они могли поглощать углекислый газ, выдыхаемый экипажем, и высвобождать кислород путем фотосинтеза. Члены экипажа также могли есть некоторые растения, которые были бы желанным источником свежей пищи.
Комментарии