|
Проектирование электростанций для миссий на Марс
|
|
|
|
Вы находитесь в лаборатории, анализируете образцы марсианского реголита в своем уютном марсианском жилище, участвуя в пятой миссии человека на Марс. Благодаря системе MARS-MES (Mars Atmospheric Resource & Multimodal Energy System - Атмосферные ресурсы Марса и мультимодальная энергетическая система), которая обеспечивает бесперебойную подачу энергии в среду обитания, включая общее освещение среды обитания, научную лабораторию, спальные помещения, тренажеры, гарнитуры виртуальной реальности, которые экипаж использует для отдыха и релаксации, выработки кислорода и топлива, а также воды. И все это благодаря преобразованию марсианской атмосферы в пригодное для работы электричество.
|
|
|
|
Хотя до реализации этого сценария могут пройти десятилетия, ученые на Земле прилагают все усилия, чтобы воплотить эту концепцию в жизнь уже сегодня. В том числе группа ученых из Китая, которые предлагают использовать новую концепцию для преобразования разреженной марсианской атмосферы в тепло и электричество. Их результаты были недавно опубликованы в National Science Review и могут помочь революционизировать процесс производства электроэнергии на Марсе с помощью процесса, называемого использованием ресурсов на месте (ISRU), без необходимости использования электроэнергии или источников питания, доставляемых с Земли.
|
|
|
|
Для проведения исследования исследователи предлагают несколько концепций производства энергии и электричества для будущей миссии человека на Марс, включая захват марсианского воздуха, выработку и хранение энергии на месте, а также преобразование ресурсов жизнеобеспечения. Команда отмечает, что все эти методы имеют свои преимущества и проблемы, подчеркивая важность использования ISRU для обеспечения будущих миссий человека на Марс.
|
|
|
|
|
|
|
Для сбора атмосферного воздуха исследователи предлагают мультимодальную концепцию, используя марсианскую атмосферу, в которой давление составляет всего около 1% от атмосферного давления Земли, более 95% углекислого газа и максимальная температура составляет 20°C (на Земле 57°C). Несмотря на эти резкие контрасты, исследователи предлагают захватить марсианскую атмосферу и сжать ее, чтобы сделать более плотной, используя множество методов, включая механическое сжатие, криогенное улавливание и температурную адсорбцию.
|
|
|
|
Исследователи отмечают, что механическое сжатие еще не продемонстрировало долгосрочных результатов, криогенное улавливание все еще находится на стадии тестирования, а температурная адсорбция по-прежнему имеет ограниченные показатели и низкое тепловыделение.
|
|
|
|
Для выработки и хранения энергии на месте исследователи предлагают использовать микроядерный реактор, который будет использовать захваченный марсианский воздух для выработки энергии и накапливать энергию в литий-марсианских газовых батареях, обеспечивая таким образом долгосрочное и стабильное электроснабжение.
|
|
|
|
Для преобразования ресурсов жизнеобеспечения исследователи предлагают использовать реактор Сабатье для преобразования атмосферы под давлением и ядерных отходов в тепло, электричество и метановое топливо. Например, реактор Сабатье служит краеугольным камнем системы экологического контроля и жизнеобеспечения (ECLSS) на борту Международной космической станции (МКС), а предлагаемый в данном исследовании реактор Сабатье является более крупной и модернизированной версией.
|
|
|
|
В исследовании отмечается: "Марсианская атмосфера, как основная среда для выработки энергии, может включать независимые химические превращения для реализации функции преобразования энергии в энергию X. Эта перспектива обобщает общую характеристику независимого производства CO2 на Марсе ISRU и обрисовывает в общих чертах видение будущего пути. Ожидается, что первая экспедиция на Марс с экипажем будет осуществлена в ближайшие десятилетия. Однако соответствующие технологии ISRU все еще находятся на стадии концептуальных экспериментов и анализа."
|
|
|
|
Исследователи описывают дальнейшие шаги по разработке и продвижению технологий ISRU и подчеркивают важность использования ISRU для будущих миссий людей на Марс. Как уже отмечалось, ISRU использует местные и доступные ресурсы, значительно сокращая при этом логистические и финансовые затраты на доставку ресурсов с Земли, включая воду, топливо, продукты питания или электричество.
|
|
|
|
Яркий пример ISRU на Марсе потенциально включает в себя использование подземного водного льда для питья, купания, заправки топливом и электролиза (использование электричества для разделения кислорода и водорода) для получения кислорода. Другой пример включает использование марсианского реголита в строительных целях, либо с помощью 3D-печати, либо для покрытия среды обитания, чтобы защитить ее от резкого солнечного излучения.
|
|
|
|
Источник
|
