Вы, наверное, знаете, что ожидается, что люди скоро вернутся на Луну в рамках программы Артемиды. В отличие от программы Apollo, с другой стороны, НАСА рассчитывает на этот раз постоянно обосноваться на нашем спутнике. Поэтому в течение нескольких лет будет обсуждаться вопрос о создании постоянной базы. Первоначально с Земли могут быть доставлены такие «необходимые» грузы, как вода, продовольствие и кислород. Однако в конечном итоге транспортные расходы будут слишком высокими. Так что будущим исследователям придется заняться ресурсами на месте.
Учитывая это, ESA, например, только что заключило контракт с британской компанией Metalysis на разработку технологии, способной извлекать кислород непосредственно из лунной пыли. Однако наш вид нацелен не только на Луну: Марс также находится в поле зрения нескольких государственных и частных агентств.
Использование марсианских ресурсов
Опять же, если мы когда-нибудь захотим обосноваться на Марсе, необходимо будет полагаться на местные ресурсы, чтобы надеяться выжить и вернуться на Землю. Хотя времена жидкой воды, текущей по поверхности, давно прошли, Марс все еще предлагает несколько ингредиентов, с которыми могли бы разобраться будущие исследователи.
Миссия Mars 2020, которая должна приземлиться на Марс 21 февраля, несет с собой инструмент, предназначенный именно для достижения этой цели. Эксперимент MOXIE (Марса Oxygen ISRU Experiment) проводится в небольшой коробке, не намного больше, чем тостер, способный производить кислород из атмосферного CO2 через процесс, называемый электролизом с твердым оксидом.
Интересная идея. В конце концов, на Марсе много CO2. Однако это не единственно возможный подход. Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе (штат Миссури) разрабатывают эксперимент, направленный на использование другого ресурса: рассола, погребенного в марсианской земле.
Кислород и водород извлекаются из рассола
Из предыдущих исследований мы знаем, что соли перхлората (ClO4) относительно распространены на Марсе. Эти соли имеют особое сродство с молекулами воды, превращаясь в рассол с очень низкой температурой замерзания. Согласно собранным данным, под поверхностью северной полярной области планеты должно быть значительное количество рассола.
Чтобы проверить, можем ли мы использовать этот возможный ресурс, исследователи разработали устройство для электролиза, которое имеет стандартный платино-углеродный катод и специальный свинцово-рутениево-кислородный анод. Затем исследователи использовали его в условиях, аналогичных условиям на Марсе, смешав солевой раствор перхлората магния с приемлемой концентрацией и заполнив пространство чистым CO2. Все хранилось при температуре -36 °C. При включении питания рассол проходил через устройство, отделяя чистый кислород с одной стороны (анодная сторона) и чистый водород с другой (катодная сторона).
Этот лабораторный эксперимент позволил бы извлечь примерно в двадцать пять раз больше кислорода, чем могла бы произвести коробка MOXIE. Мы также знаем, что для работы MOXIE требуется около 300 Вт мощности, в то время как для этого устройства требуется всего около дюжины. Наконец, он также производит водород, который может быть использован в топливном элементе для производства электричества. С другой стороны, MOXIE работает с CO2, ресурсом, который гораздо более широко доступен на Марсе, чем вода.
Конечно, это только проверка концепции. Подобному устройству необходимо будет пройти дальнейшие длительные стресс-тесты, чтобы убедиться в его производительности и надежности в особенно суровых марсианских условиях. Когда ваше выживание зависит от такого инструмента, неисправности недопустимы.