Как выжить на Марсе - Роберт Зубрин

Наиболее очевидным местом является атмосфера Марса, на 95 % состоящая из углекислого газа. Чтобы получить кислород из CO2, вам нужно просто в обратном реакторе вода-газ провести его реакцию с водородом при меди на окиси алюминия в качестве катализатора. В результате получим воду и монооксид углерода. Вода подвергается электролизу для получения кислорода и водорода. Последний возвращается в этот реактор для поддержания процесса, а монооксид углерода отправляется в атмосферу в качестве отходов. (На Марсе это можно делать, у нас тут нет агентства по охране окружающей среды). Или, если найдете воду, можно просто подвергнуть ее электролизу и сразу получить кислород.

Эта техника очевидна и крайне проста, но существует проблема: чтобы получить необходимый для выживания 1 кг кислорода в день, электролизеру понадобится, в среднем, около 180 ватт энергии. Если у вас нет с собой радиоизотопного генератора, вам, опять-таки, понадобится солнечная батарея, способная выработать за световой день около 500 ватт электричества.

Ну, если вы так боитесь нехватки кислорода, можете купить 10 квадратных метров фотоэлектрических панелей и синтезировать свой собственный дыхательный газ — что и происходит, кстати, в системе жизнеобеспечения вашего дома или на центральном заводе по производству кислорода в промышленных масштабах в Нью-Плимуте. Но зачем тратить такие деньги на столь капризный (и тяжелый) способ, если есть гораздо более дешевый вариант создания кислорода в поле? Ребята, безопасность сама по себе хороша, но какой смысл поддерживать свою жизнь, если вы не можете ею насладиться?

Поэтому забудьте о срочном синтезе кислорода из воздуха или вечной мерзлоты. Есть более простой способ, который отлично работает, и при этом можно использовать сам реголит. Девственная марсианская почва наполнена перекисью водорода: достаточно «разломать» ее и, смочив водой, получить кислород. Этот удивительный факт был открыт в 1976 году спускаемым аппаратом зонда НАСА «Викинг». Он был отправлен на Марс искать жизнь. Один из экспериментов включал в себя увлажнение здешней почвы водой, дабы увидеть: вдруг на ней что-то вырастет? Ученые были шокированы, когда вместо медленного роста местных растений, почва немедленно ответила на увлажнение струей кислорода прямо в тестовую камеру.

Ну, 1976 год уже канул в Лету, а трюк все равно работает. Если увлажнить необработанную марсианскую почву, получите кислород. Поэтому вместо обратного реактора и 10‑метровой солнечной батареи вам нужен большой пластиковый мешок, лопата и маленький форвакуумный насос. Просто наскребите земли в мешок и полейте ее водой, которую вы уже добыли вышеописанными методами. Для этих целей подойдет даже простая соленая вода, полученная изо льда. Когда кислород начнет шипеть, включите насос, чтобы доставить газ в свой скафандр, и подсоедините его прямо к дополнительному клапану на шлеме. Кислород будет пахнуть сгоревшим порохом, но для дыхания он вполне пригоден. Если запах вас все же беспокоит, в клапан можно вставить маленький фильтр с активированным углем. Когда шипение прекратится, вытрясите мешок, загрузите его новой порцией земли, полейте водой и так далее. Все просто!

Если вы живете в Нью-Плимуте или его окрестностях, лучше всего заниматься своим сомнительным бизнесом и на полученные дивиденды приобретать необходимые вещи. Но если вы хотите стать частью новых поселений и богатой разными возможностями марсианской саванны, вам понадобятся все навыки первопроходца. Сухопутный транспорт, который может преодолевать большие расстояния, на Марсе очень дорог. А получение прямых поставок с Земли непосредственно на месте приземления возможно только в космопортах Нью-Плимута, Цандерграда или Тайкоцзина и только для Правления Марса. Более того, если управляющий грузовыми перевозками Союз сестер поймет, что вы пользуетесь его услугами по нужде, а не просто так (ибо бюрократы Правления дают разрешение на официальные перевозки и жаждут еще больше ваших крови и денег), он взвинтит свои цены до небес. Поэтому, если желаете подвизаться пионером Красной планеты и не жертвовать все свои кровно заработанные денежные знаки подобным типам, нужно уметь делать все самостоятельно. И в этой главе я вас научу как.

Помимо кислорода, который система жизнеобеспечения вашего дома сама будет производить из атмосферы с помощью системы вода-газ, самым важным потребительским ресурсом для каждого пионера Марса служит топливо. Существуют несколько способов его изготовления.

Самое дешевое топливо на Красной планете — окись углерода, или угарный газ. Как мы уже знаем, CO — это побочный продукт реакции конверсии между водой и газом, с помощью которой все получают кислород для дыхания из атмосферного углекислого газа. Таким образом, окись углерода широко доступна и часто рассматривается как отход, но ее можно использовать и как топливо (в сочетании с кислородом) в двигателях внутреннего сгорания, турбогенераторах, ракетных двигателях или даже в топливных элементах, специально созданных для этой цели. Нужно сказать, тем не менее, что это топливо низкого качества, дающее гораздо меньше энергии на единицу своей массы, чем альтернативные варианты. Кроме того, его сложно хранить и оно ядовито. По этой причине никто из значительных фигур на Марсе не использует угарный газ — по крайней мере, не публично (кроме каких-то экстренных случаев), поскольку это может стать свидетельством финансовой несостоятельности или обычной жадности.

Гораздо более эффективным и все равно легким в производстве топливом является метан. Его можно создать с помощью углекислого газа и водорода в реакторе Сабатье. Последний похож на реактор для конверсии воды и газа — оба работают при температуре 400 °C и давлении в несколько бар. Разве что вместо медно-алюминиевого катализатора здесь нужен никель (дешево) или рутений с алюминием (надежно). При смене катализатора реактор вместо окиси углерода станет производить метан. (Если вы мне не верите, посмотрите уравнения реакций в конце главы.)

Теперь реакция метанации будет отдавать тепловую энергию, а вы при использовании реактора Сабатье можете отводить ее для своих нужд — включая вытягивание воды из реголита, приготовление еды и работу реакции конверсии воды и газа. В любом случае вы получаете метан (CH4), который представляет собой отличное топливо — в 5,5 раза больше энергии на единицу массы, чем в угарном газе. И его вполне можно использовать без риска финансового позора. Кроме того, вы получаете воду. Ее можно обработать с помощью электролиза и выработать кислород и водород, которые отправляются обратно в реактор для поддержания процесса.

Единственное топливо, перебивающее метан по количеству энергии на единицу массы, — водород. Но чтобы сделать его жидким, нужно понизить его температуру до 20 кельвинов (20 градусов выше абсолютного нуля). Это гораздо сложнее, чем образование жидкого метана (115 К), кислорода (90 К) или даже угарного газа (80 К). Наконец, для этого процесса нужно много электричества и очень дорогое холодильное оборудование. Более того, если у вас получится — на свою голову, — это топливо будет иметь всего 1/14 плотности воды, и его нужно будет поместить в гигантский дорогущий контейнер. Только в нем огромные поверхности обеспечивают достаточную площадь для поддержания низкой температуры, чтобы ваш драгоценный водород никуда не испарился до того момента, когда он понадобится. Поэтому ни один человек с мозгами не использует водородное топливо — и даже НАСА от него отворачивается (кроме случаев самых дорогих и далеких космических экспедиций).