Химическая реакция, которая может позволить колонизировать Марс

Значительная часть человеческой цивилизации с нетерпением ждёт полётов на Марс. Но если представители нашего замечательного вида живых существ собираются задержаться там на более-менее продолжительный промежуток времени, им понадобится много припасов. Пища, вода, воздух и укрытия — это важнейшие компоненты любой экстремальной экспедиции, но проблема в том, что всё это имеет немалую массу. По некоторым оценкам, для отправки одного килограмма полезного груза на Марс потребуется до 225 килограммов топлива. А чем больше горючего, тем дороже программа. Так может вместо того, чтобы везти всё с Земли, можно использовать местные ресурсы? Кому-то это, конечно, покажется фантастикой, но нечто подобное действительно возможно — и это»реакция Сабатье». Это химический процесс, который известен уже более ста лет, и он может создать практически всё, что потребуется марсианскому колонисту, буквально из воздуха!

«Реакция Сабатье» открыта в конце 19 века, а в 1912 году она принесла одному из своих первооткрывателей Нобелевскую премию. С химической точки зрения это взаимодействие углекислого газа и водорода при температуре в несколько сотен градусов по Цельсию и получение на выходе метана, воды и энергии. Изначально эта реакция использовалась для производства метана — главного компонента природного газа, который можно использовать для отопления жилищ, как горючее и в других подобных целях. Но в ближайшем будущем она может сыграть неоценимую роль в освоении Марса. Многие необходимые для неё ингредиенты на Красной планете есть.

Атмосфера Марса. Снимок «Викинга», 1976
Атмосфера Марса. Снимок «Викинга», 1976, NASA

В местной атмосфере содержится более 95% углекислого газа, так что о нём беспокоиться не нужно. Водорода, конечно, гораздо меньше, и его придётся возить с Земли. Но это самый легкий элемент во Вселенной, и беспокоиться о том, что он слишком сильно утяжелит ракету, вряд ли стоит. Энергия, получаемая в результате реакции Сабатье, может быть преобразована в тепло и электричество. Также её можно использовать для поддержания её самой. Метан в сочетании с жидким кислородом способен стать неплохим ракетным топливом. И, наконец, вода пригодится для питья, сельского хозяйства, бытовых нужд и регидратации складированной пищи. На МКС эта реакция применяется для обеспечения экипажа питьевой водой, так что это уже не теория, а самая что ни на есть практика.

Но вода на Марсе могла бы использоваться не только в перечисленных целях — откровенно говоря, весьма банальных. Она может принять участие в других химических реакциях для производства еще более широкого спектра химических веществ. Например, она может применяться в процессе электролиза. В этом случае она будет преобразовываться в кислород и водород. Первым будут дышать обитатели Марса, а ценность второго для той же реакции Сабатье мы уже описали. Кроме того, воду можно заставить вступить в реакцию с углекислым газом марсианской атмосферы. Если добавить к этим двум составляющим электричества, получится этилен. На Земле этот газ применяется во многих отраслях промышленности, но марсианских колонистов наверняка заинтересует его использование в сельском хозяйстве, где он будет стимулировать рост и созревание различных культур. Также его можно сжать в твердую форму, которая называется полиэтилен и используется для производства пластика. Так что да — взяв углекислый газ из атмосферы и водород из любого другого источника, можно в конечном итоге сделать пластик. По этой самой причине этот полимер будет неограниченно широко использоваться для создания среды обитания на Марсе. Ведь с помощью того же 3D-принтера его можно превратить во что угодно.

Основным препятствием для долгосрочного пребывания человека на Марсе является повышенная радиация. Атмосфера здесь гораздо менее плотная, чем на Земле, а магнитное поле практически отсутствует. Поэтому защищаться от опасного солнечного излучения придётся в любом случае. На атомном уровне радиацию можно блокировать не физическими барьерами, а электромагнитным взаимодействием. Лучшие радиационные экраны обладают наибольшим электрическим зарядом на единицу своей массы. И здесь мы снова вспоминаем про полиэтилен. Атомы водорода обладают самым высоким отношением заряда к массе в природе, а в полиэтилене, как мы помним, их предостаточно, в связи с чем этот полимер эффективно поглощает радиационное излучение. То есть это идеальный строительный материал для марсианской колонии.

Таким образом, если доставить на Красную планету достаточное количество водорода, то при желании можно сделать и получить многое. Воду для питья, воздух для дыхания, топливо для ракет, электроэнергию для питания различного оборудования, этилен для сельского хозяйства, пластик для строительства. Звучит крайне многообещающе, не правда ли?

Text.ru - 100.00%

Поделиться ссылкой:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector